量子互聯網關鍵連接首次實現

要克服量子信息長距離傳輸時的丟失難題，一種方法是將網絡分成更小的部分，并用共享量子態將它們全部連接起來。這就要求量子存儲設備必須能與另一個允許創建量子信息的設備“對話”。英德兩國研究人員首次創建了這樣一個系統，可將這兩個關鍵組件連接起來，并使用常規光纖來傳輸量子數據。研究結果發表在新一期《科學進展》上。

莎拉·托馬斯博士在量子光學實驗室工作。圖片來源 ：托馬斯·安格斯/倫敦帝國理工學院

在常規電信系統中，信息可能會在長距離傳輸中出現丟失現象。為了解決這個問題，系統在固定點使用“中繼器”，讀取并重新放大信息，確保信息完好無損地到達目的地。

然而，經典中繼器不能與量子信息一起使用，因為任何讀取和復制的嘗試都會破壞信息。這在某種程度上是一個優勢，因為只要“竊聽”量子連接，就會破壞信息并提醒用戶。

保持優勢但同時克服問題的方法是以糾纏光子的形式共享量子信息。在量子網絡中長距離共享糾纏需要兩種設備：一種用于創建糾纏光子，另一種用于存儲并允許稍后檢索。

研究團隊創建了一個系統，其中兩個設備使用相同的波長。“量子點”產生光子，然后將其傳遞到量子存儲系統，并將光子存儲在銣原子云中。激光可“打開”和“關閉”存儲器，從而根據需要存儲和釋放光子。

這兩個設備的波長不僅匹配，而且與當今使用的電信網絡的波長相同，從而可通過日常互聯網中熟悉的常規光纖電纜進行傳輸。

英國倫敦帝國理工學院物理系莎拉·托馬斯博士稱，將兩個關鍵設備連接在一起是實現量子網絡的關鍵一步。德國斯圖加特大學盧卡斯·瓦格納則表示，允許遠距離位置甚至量子計算機進行連接是未來量子網絡的一項關鍵任務。