量子互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵連接技術(shù)首次取得突破性進(jìn)展

為了成功地解決量子信息在遠(yuǎn)程傳輸過程中的損失問題，一項(xiàng)新的研究提供了一種創(chuàng)新的方案：將整個網(wǎng)絡(luò)劃分為較小的單元，再利用共享量子態(tài)將這些單元相互鏈接起來。這就意味著，量子存儲設(shè)備必須能夠與其他能夠生成量子信息的設(shè)備進(jìn)行有效的通信。值得慶幸的是，來自英國和德國的科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地構(gòu)建出了這樣一套系統(tǒng)，他們利用常規(guī)的光纖線路來傳輸量子數(shù)據(jù)。這項(xiàng)重要的研究成果已于近期發(fā)表在知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》之上。

在傳統(tǒng)的電信系統(tǒng)中，信息在長距離傳輸過程中往往會出現(xiàn)丟失的情況。為了解決這個問題，系統(tǒng)通常會在固定的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置“中繼器”，負(fù)責(zé)讀取并重新放大信息，以保證信息能夠完整無誤地抵達(dá)最終目的地。

然而，經(jīng)典的中繼器無法直接應(yīng)用于處理量子信息，因?yàn)槿魏螌α孔有畔⒌淖x取或復(fù)制操作都有可能導(dǎo)致信息的損壞。這種特性實(shí)際上也可以被視為一種優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橐坏┯腥嗽噲D“竊聽”量子連接，就會立即破壞信息，從而引起用戶的警覺。

為了既保留這種優(yōu)勢，又能解決實(shí)際問題，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于糾纏光子的共享量子信息的方式。在量子網(wǎng)絡(luò)中，要實(shí)現(xiàn)長距離的糾纏共享，需要用到兩種設(shè)備：一種用來生成糾纏光子，另一種則用于存儲并允許后續(xù)的檢索操作。

該研究團(tuán)隊(duì)成功地構(gòu)建了一套系統(tǒng)，其中包含兩臺設(shè)備，它們均采用了相同的波長。其中，“量子點(diǎn)”負(fù)責(zé)產(chǎn)生光子，然后將其傳輸至量子存儲系統(tǒng)，并將光子儲存在銣原子云中。通過控制激光的開關(guān)狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對存儲器的開啟和關(guān)閉，進(jìn)而根據(jù)需求靈活地存儲和釋放光子。

值得注意的是，這兩臺設(shè)備所使用的波長不僅完全匹配，而且還與當(dāng)前廣泛使用的電信網(wǎng)絡(luò)的波長相吻合，因此可以借助我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷某Ｒ?guī)光纖電纜進(jìn)行傳輸。

來自英國倫敦帝國理工學(xué)院物理系的莎拉·托馬斯博士對此表示，成功地將這兩個關(guān)鍵設(shè)備連接在一起，無疑是實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性一步。而德國斯圖加特大學(xué)的盧卡斯·瓦格納教授則認(rèn)為，讓遠(yuǎn)距離的節(jié)點(diǎn)甚至是量子計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)連接，將會成為未來量子網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。