量子互联网关键连接首次实现

莎拉·托马斯博士在量子光学实验室工作。

　　图片来源：托马斯·安格斯/伦敦帝国理工学院

　　要克服量子信息长距离传输时的丢失难题，一种方法是将网络分成更小的部分，并用共享量子态将它们全部连接起来。这就要求量子存储设备必须能与另一个允许创建量子信息的设备“对话”。英德两国研究人员首次创建了这样一个系统，可将这两个关键组件连接起来，并使用常规光纤来传输量子数据。研究结果发表在新一期《科学进展》上。

　　在常规电信系统中，信息可能会在长距离传输中出现丢失现象。为了解决这个问题，系统在固定点使用“中继器”，读取并重新放大信息，确保信息完好无损地到达目的地。

　　然而，经典中继器不能与量子信息一起使用，因为任何读取和复制的尝试都会破坏信息。这在某种程度上是一个优势，因为只要“窃听”量子连接，就会破坏信息并提醒用户。

　　保持优势但同时克服问题的方法是以纠缠光子的形式共享量子信息。在量子网络中长距离共享纠缠需要两种设备：一种用于创建纠缠光子，另一种用于存储并允许稍后检索。

　　研究团队创建了一个系统，其中两个设备使用相同的波长。“量子点”产生光子，然后将其传递到量子存储系统，并将光子存储在铷原子云中。激光可“打开”和“关闭”存储器，从而根据需要存储和释放光子。

　　这两个设备的波长不仅匹配，而且与当今使用的电信网络的波长相同，从而可通过日常互联网中熟悉的常规光纤电缆进行传输。

　　英国伦敦帝国理工学院物理系莎拉·托马斯博士称，将两个关键设备连接在一起是实现量子网络的关键一步。德国斯图加特大学卢卡斯·瓦格纳则表示，允许远距离位置甚至量子计算机进行连接是未来量子网络的一项关键任务。