5、加拿大大学成功研发新型硅光子集成可调滤波器

　　如何建设更高速更优化的因特网？如何让无源器件进一步可集成化？加拿大魁北克城Laval大学Shi Wei教授用自己全新设计的可调光滤波器给出自己的答案。

　　Shi教授指出，能耗和每个光器件的成本妨碍了更高速因特网的实现。他和他的团队设计的可调光滤波器由于其可集成到光子芯片上大大降低了光网络的成本和功耗。

　　该可调滤波器的性能可以比拟传统的可调滤波器，但是尺寸和成本只是原来的几分之一。该器件的可调谐范围号称是硅芯片上以往展示的可调谐滤波器中最宽的。此外，该器件拥有几乎无限的自由频谱范围，意味着它可以在任何频率范围工作。另外，该器件还具有非常低的插损和带内波动，低串扰和低延迟的特性。

　　该器件采用了比人类头发的宽度小1000倍以上的周期性的纳米结构来实现分光。波长调节基于硅芯片上的微加热器来改变纳米结构。整个器件在CMOS兼容的纳米光子平台上实现，从而确保了低成本。

　　Shi教授表示，“最令人兴奋的所有这些都是在硅光子平台上实现的。这标志着这种滤波器可以同其他器件集成到一起，这就像找到拼图游戏中迷失的一片。”

　　可调谐滤波器是光网络设计中重要的光器件。由于光谱资源是有限的，灵活分配带宽，在指定时间分配制定带宽给指定用户就非常重要。可调谐滤波器是实现灵活光网络的关键器件。

　　Shi教授及其团队开发的可集成可调谐滤波器可调频率范围670GHz，大大高于其他硅光子集成可调谐滤波器的100GHz带宽，未来Shi教授还表示可以进一步拓展到1THz可调范围。

　　Shi教授表示，“大容量光网络将变革人类的生活。下一代的因特网技术意味着巨量的数据传输。想一想过去十年来因特网的进步，展望未来的因特网，可以说现在还仅仅是个开始。”

　　6、光纤超远距传输增至5890公里 新技术摆脱光纤传输瓶颈

　　来自英国伦敦大学学院的研究人员表示他们已经找到了一种方法，可以部分利用克尔效应（Kerr Effect）来极大地提升普通光纤电缆中数据的传输距离，同时能够确保所传数据的完整性。

　　克尔效应，也被称为“二次电光效应”，是物质因响应外电场的作用而改变其折射率的一种效应。该现象限制了相干数据可以传输的距离，由苏格兰物理学家约翰·克尔于1875年所发现。克尔注意到的效果是，由于外电场的作用，物质的折射率发生了改变，从而导致所发送的信息失真。如果在玻璃光纤中不使用中继器的话，数据在其内部的传输距离还将会有上限瓶颈。

　　而目前，英国伦敦大学学院的研究人员研发出的处理光纤信号的新方法，则通过消除经由一条光纤电缆的不同光通道之间的相互作用，同时采用新型的接收器和精密的信号处理算法，便可以在无需使用中继器的情况下，提升光纤电缆的无差错传输距离。该项研究有望进一步削减远距离光纤通信的成本，因此目前由英国工程和物理科学研究委员会资助展开。

　　据悉，研究人员在一根光缆中利用由7信道10GBd子载波排列出一个DP-16QAM（偏振复用16进制正交幅度调制）超级信道进行光传输。该超级信道结合优化的前向纠错算法，可将最大的传输距离从3190公里增加到5890公里。

　7.量子通信新突破：“量子关联” 光子可充当电子的信使

　　美国斯坦福大学物理学家余利奥和他的科研团队让相隔1.2英里的光子和自旋的电子发生了关联。这项研究解决了量子物理学领域老大难问题--如何远距离传输“纠缠”的粒子。

　　量子纠缠是两个或更多粒子在不同的空间即使相距几千里也互相关联的现象。以纠缠的电子为例，电子自旋的方向有两种，如果两个电子发生了纠缠，它们的自旋方向也会发生联系。爱因斯坦曾把这种现象称为“幽灵般的行为”。

　　电子被困在原子之中，所以纠缠的电子无法通过长距离直接发生“对话”，不过光子却可以。因此，科学家可以先让光子和电子发生所谓的“量子关联”，这样光子就可充当信使的作用，传达电子的自旋信息。

　　为实现这一目的，余利奥团队需要保证光子和电子在长距离传输中一直保持关联，这是个很关键的挑战，因为光子在光纤电缆中传输时有改变方向的倾向。光子可有两种方向--垂直或水平，不过如果光子的方向在途中发生改变，它与电子的关联就消失了。余利奥设计了一种时间戳来将光子的到达时间与电子自旋发生关联，这可以为每个光子提供参考信息来确认它与哪个电子相互关联。

　　为最终让两个从未谋面的电子在远距离发生纠缠，科研人员需要将分别与不同的电子发生关联的光子通过光纤发送出去，让它们在中间的分束器中汇合并互动，这就需要让光子发生双光子干涉。但是来源不同的光子会有不同的颜色或波长等，而波长不同的光子无法互相干涉。为克服这个困难，科研人员在光子传输前，让其通过量子降频变换器使波长达到一致，最终成功地让光子为相距1.2英里的电子捎上了信儿。

　　“这项工作可为未来在全球范围内实现数据高度安全传输的量子通信网络做铺垫。”余利奥补充道，与传统计算机相比，量子超级计算机的速度将实现指数级的飞跃，而他们的研究也让量子计算机离现实更近了一步。

　　8、日本NTT利用光器件完成量子中继

　　NTT公司与加拿大多伦多大学共同发表了仅用光器件即可进行长距离量子中继通信的研究成果。这一成果表明，在使用量子加密和量子隐形传输等技术进行长距离量子中继通信时，可以不使用迄今为止必不可少的量子存储器，仅使用光收发设备也可以实现量子中继通信，使具有终极安全性能的“量子互联网”向实用的目标又迈进了一步。

　　通常，量子中继通信过程中，在收发设备之间需要设置若干中继器，以便有效传输“量子纠缠”。为此，需要使用量子存储器存储生成的量子纠缠，并在其中进行必要的量子计算。新技术提出了在具备量子纠缠产生条件的状态下先进行量子计算，然后再生成量子纠缠的“时间反演”处理方式。由于该方式不需要使用量子存储器，从而颠覆了量子中继通信必须使用量子存储器的定论。

　　利用线性光器件以及单一光源等现有光通信设备进行量子中继，能够比较容易地实现量子加密的远距离传输，此项技术的应用，将使量子互联网距离实现又接近了一步。NTT公司认为，早日实现量子中继的实用化，也是实现使用类似光器件的量子计算机的重要里程碑。