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量子信息
2024/4/22 08:22

英德兩國研究人員通過常規(guī)光纖傳輸量子數(shù)據(jù),首次實現(xiàn)量子互聯(lián)網(wǎng)關鍵連接

IT之家  清源

據(jù) PHYS.ORG報道,量子互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展迎來關鍵一步,來自英國、德國的研究人員近日首次制作、存儲和檢索了量子信息。而共享量子信息的能力,對于開發(fā)用于分布式計算和安全通信的量子網(wǎng)絡至關重要。

量子計算將有助于解決一些重要問題,如優(yōu)化金融風險、解密數(shù)據(jù)、設計分子和研究材料特性。若要減輕量子信息長距離傳輸時的丟失帶來的風險,其中的一種方法是將網(wǎng)絡分成更小的部分,并用共享量子態(tài)將它們?nèi)窟B接起來。

若要做到這一點,就要求量子存儲設備必須能與另一個能夠用來創(chuàng)建量子信息的設備進行“對話”。據(jù)悉,兩國研究人員首次創(chuàng)建了可將這兩個關鍵組件連接起來的系統(tǒng),同時還能夠通過常規(guī)光纖來傳輸量子數(shù)據(jù)。

共同第一作者、倫敦帝國理工學院物理系的薩拉 托馬斯博士表示,“將兩個關鍵設備連接在一起是實現(xiàn)量子網(wǎng)絡的關鍵一步,我們非常高興成為第一個能夠證明這一點的團隊。”同為共同第一作者的德國斯圖加特大學研究員盧卡斯 瓦格納補充說,允許遠距離的位置(long-distance locations)乃至量子計算機的連接,將是未來量子網(wǎng)絡的關鍵任務。

在普通電信系統(tǒng)(如網(wǎng)線或電話線)中,信息可能會在很遠的距離中丟失。為解決此問題,這些系統(tǒng)在固定點使用“中繼器”來讀取并重新放大信號,確保信號完好無損地到達目的地。然而,經(jīng)典中繼器不能用于量子信息,因為任何讀取和復制信息的嘗試都會破壞信息。

這在某種程度上是一種優(yōu)勢,因為量子連接無法在不破壞信息和提醒用戶的情況下被“竊聽”。不過,這也是遠距離量子網(wǎng)絡需要應對的挑戰(zhàn)。

克服這一問題的方法之一是以糾纏光子的形式共享量子信息。若要通過量子網(wǎng)絡遠距離共享糾纏信息,需要兩個設備:一個用于創(chuàng)建糾纏光子,另一個用于存儲糾纏光子供稍后的檢索。研究小組創(chuàng)建了一個系統(tǒng),讓兩個設備使用相同的波長。量子點產(chǎn)生(非糾纏)光子,然后將其傳遞到量子存儲系統(tǒng),并將光子存儲在銣原子云中。激光可用來“開關”存儲器 ,使光子得以存儲并按需釋放。這兩個設備的波長不僅匹配,而且與當今使用的電信網(wǎng)絡的波長相同,從而可通過日常互聯(lián)網(wǎng)中熟悉的常規(guī)光纖電纜進行傳輸。

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