卡尔赫&JPL启动混合高速量子通信系统

照片由美国国家航空航天局提供。

自20世纪30年代中期以来,CALTECH和JPL已成为太空勘探的成功伙伴。在他们在独特方式中的混合传统中,基本科学,技术和工程,他们开发了一个协作的多学科跨机构研究计划,推进和加速可扩展的混合量子网络和通信技术。

为了支持深度空间探索的数据带宽要求,NASA任务JPL实现深空光通信(DSOC)项目–建立激光通信联系的使命<3 A.U.小行星心理 - 16和地球之间的距离[1]。使得该前所未有的应用是超导纳米线单光子探测器[2](SNSPDS),该技术在JPL和NIST中共同设计,并在Q-Net中进一步优化和使用’S [3] Fermilab和CALTECH(FQNET,CQNET)的量子网络用户设施。

JPL..’S Cold Atom Lab(Cal)在2018年6月以来每天在国际空间站的轨道上可靠地制作Bose-Einstein在国际空间站的轨道上,导致我们对微匍匐环境中的量子过程的理解深度进展[4] 。 2019年12月,CAL升级模块安装在国际空间站上。 CAL-UM是轨道中的第一个原子干涉仪:主要的里程碑是通过重力和惯性力的精确感测和探测大的尺寸传感技术来证明量子传感技术的效用和飞行影响。

JPL..’S 2019年6月推出的Seave Space Atomic Chock [5](DSAC),适用于JPL开创的汞离子时钟技术,以精密时间和频率合成空间。与GPS相比,以更大的稳定性和精确度运行,DSAC是一项关于量子钟技术的探测器,从而改善航天器自主导航,形成飞行和探测一般相对性。在地球上,CALTECH和JPL最近在架构中展示了使用锶原子的新型时钟技术,这些架构通过量子纠缠来增强性能[6]。

这些基于空间和地面的量子技术的这些发展将CALTECH和JPL推向了混合量子网络前沿的下一组展示者和探路器。作为第一个步骤Caltech和JPL设计了纤维和自由空间的实用,高速率的高保真量子通信系统。该团队正在追踪部署,委托和展示两种概念,包括JPL和CALTECH之间的自由空间,在2020-21之间。在下一阶段,团队计划开发和实施基于FPGA的实时量子通信,并在JPL处使用自适应光学系统’S桌山设施(TMF)一米望远镜优化通信率–因此,使用小型坐胎的未来空间Quantum Links符合TMF&其他平台。这可用于在中西部的CALTECH-JPL量子网络和量子网络之间建立基于空间的量子光学连接(Fermlab’S FQNET和IEQNET与ANL),南部(橡树岭国家实验室),东北(林肯实验室,BNL),西北(SLAC,LBNL)以及其他研究节点以及在国家和国际上发展的潜在工业试验台。这项努力,与CALTECH相结合’S量子研究生态系统[7]和JPL’在量子飞行和地面系统中的成功将鲍尔斯特纳’S空间探索与基础科学使命,nist’使使命建立精密时间和频率标准和DOE’美国的使命和战略愿景’S量子网络[8]。

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[1] https://万维网。美国宇航局。GOV /mission_pages /TDM /DSOC /指数。HTML.

[2] https://万维网。Eurekalert。组织/pub_releases /2019-11 /Nios-nlc111919。PHP.

[3] Q-Net是在CALTECH的2017年创立的加速研究计划&T,Fermilab和NIST的成员’s QED-C consortium; https://inqnet。卡尔特科。edu.

[4] https://万维网。jpl。美国宇航局。GOV /任务/冷原子 - 实验室/

[5] https://万维网。jpl。美国宇航局。GOV /任务/深空 - 原子 - 时钟DSAC /

[6] https://物理。APS。组织/文章/v12/141

[7] https://Iqim。卡尔特科。edu.http://www.KNI。卡尔特科。edu.http://eas.卡尔特科。edu. /令人茄14/Quantum_Engineering.

[8] https://万维网。白色的房子。GOV /WP-Content /上传/2017/12/A-Strategic-Vision-for-Americas-Quantum-Networks-Feb-2020。PDF.

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