這一突破使我們更接近量子互聯網

儘管量子計算趨向於成為頭條新聞，但量子技術對於未來的通信網路也具有廣闊的前景。因此，除了特朗普政府剛剛在其擬議預算中指定用於量子研究的約4.5億美元之外，還有2500萬美元專門用於建設全國性的量子互聯網。

量子網路何時成為量子互聯網尚待爭論，但它有可能在日益成熟的階段發展，最終目標是建立一個由量子連接的量子計算機組成的全球網路。

不過，美國在這方面遠遠落後於中國。量子至上專家潘建偉領導的一個團隊已經展示了在向衛星傳輸量子信號方面的許多突破，最近開發了移動量子衛星站。

兩國急於開發該技術的原因是，在網路戰變得越來越普遍的時代，它可以提供一種超安全的通信渠道。

竊聽量子對話本質上是不可能的。量子力學的奇怪規則意味著測量量子態會立即改變它，因此，如果有人試圖攔截量子態，則任何以量子態編碼的消息都會被破壞。

但是量子態本質上也是脆弱的，這使得在長距離上建立量子連接變得困難。但是，由潘（Pan）領導的團隊報告稱，在《自然》（Nature）的一篇論文中打破了連接兩個量子記憶的記錄。

建立量子連接依賴於被稱為糾纏的現象。如果兩個量子物體的狀態發生糾纏，則操縱或測量一個量子態將反映在另一個量子態中。從理論上講，這使您可以在很長的距離上即時傳輸量子信息。

到目前為止，大多數研究都是在糾纏光子上進行的，包括潘在量子衛星上的工作，但是單個粒子只能攜帶有限的信息。由數百萬個atomsAtom雲組成的量子存儲器可以存儲更多，但以前被它們糾纏的最大距離是1.3公里。

正如John Timmer在Ars Technica中解釋的那樣，潘的團隊提出了一個智能解決方法。通過向每個量子存儲器發射光子來設置每個量子存儲器，這使該存儲器發射另一個與該存儲器狀態糾纏的光子。然後，該光子被轉換為紅外波長，因此可以通過光纜傳輸。

來自每個存儲器的光子在中點相遇，在這種情況下，光子被纏住。因為每個人都已經糾結了各自的記憶，所以它們也都糾纏在一起，建立了量子連接。

研究人員進行了兩項實驗，一項是在兩個分開的設施之間的22公里長的地下電纜中傳輸光子，另一項是在實驗室中將粒子圍繞50公里的光纜線軸發送。

作者說，這種距離使得在量子互聯網上連接城市成為可能，並且可以用來創建「量子中繼器」，這是一系列節點，可以在更長的距離上增強信號。

但是還有一段路要走。將光子轉換為可沿光纖傳播的形式的過程將損失約30％的光子。糾纏兩個光子的複雜過程還會導致進一步的低效率，這意味著它們只能成功地每秒大約糾纏兩次光子。

這是一個問題，因為內存的狀態只能保持70微秒。研究人員承認，這種方法在實踐中可能需要同時延長記憶的壽命和糾纏率。

雖然還很早，但是這項研究是邁向量子互聯網的重要一步。如果美國想在其發展中發揮任何作用，那就必須追趕。

圖片來源：Garik Barseghyan在Pixabay上發布