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突破性演示使量子互联网更加接近现实

导读因斯布鲁克大学实验物理系和奥地利科学院的一个科学家团队成功地实现了物质和光之间量子纠缠的破纪录转移,从而使超安全量子互联网的可能性

因斯布鲁克大学实验物理系和奥地利科学院的一个科学家团队成功地实现了物质和光之间量子纠缠的破纪录转移,从而使超安全量子互联网的可能性更加接近现实。

第一次,使用光纤电缆将与量子信息纠缠在一起的光覆盖了50公里(km)的距离。负责这项研究的基于因斯布鲁克的实验物理学家本·兰尼昂(Ben Lanyon)说:“这比以前可能的水平高出两个数量级,是开始建立城际量子网络的实际距离。”

与当今的可黑客入侵的互联网及其容易被入侵的许多漏洞不同,基于量子的互联网网络可以提供当今互联网无法实现的水平的速度,隐私和牢不可破的安全性。

但是,基于量子计算中的无克隆定理,量子信息无法被复制。意思是,它不能通过您的路由器工作。此类信息需要通过“纠缠”来承载,纠缠是两个量子位的特殊状态,通常是电子或光子,又称为量子位,它们可以同时在两个不同的维度上极化。即使相距很远,这些粒子也可以立即进行通信(爱因斯坦称这种怪异现象为“远处的怪异动作”)。

因此,Lanyon的团队以钙离子开始了实验。将其悬浮在离子阱中后,他们用激光束对其进行了炸药处理。这个过程使他们可以在离子上写一个量子态,从而使它发出光子,即可见光的基本粒子。该光子的产生获得了与离子相同的量子态,从而使两个粒子纠缠在一起。

但是挑战仍然在于光缆在光缆上的放大和传输。Lanyon说,钙离子发出的光子的波长只有854纳米。需要将其转换为当前的1,550 nm电信标准波长。为了实现这种转换,该团队不得不将光子置于由强激光照射的非线性晶体中。一旦达到所需的波长,研究人员就将光子通过一条50公里长的标准光纤线路发送。

测试表明,代表光的量子光不仅能够通过光缆在50公里的路程中幸存下来,而且还能通过保持其与光粒子的纠缠状态来实现。

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