面向自由空间海水中的量子通信

迄今为止，能够在无条件安全量子通信中忠实传输量子态的长距离量子信道已在光纤和自由空间大气中确认可行。然而，覆盖地球逾 70% 的海水是否也能被利用仍不清楚，这使得全球量子通信尚不完整。本文中，我们通过实验证明包括一般量子比特和纠缠态在内的偏振量子态在穿过海水后能够良好存活。我们在填充有黄海 36 公里范围内采集海水样本的 3.3 米长管中进行了实验，其符合 Jerlov 水质类型 I。对于蓝绿窗口中 405 nm 的单光子，我们获得高于 98% 的平均过程保真度。对于 810 nm 的纠缠光子，即使存在高损耗，我们观察到贝尔不等式以 33 个标准偏差被破坏。该工作确认了海水量子信道的可行性，代表着迈向水下量子通信的第一步。