高保真长距离传送为量子互联网铺平道路

2021年01月04日 10:22 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒New Atlas报道,未来的量子互联网将比人们正在使用的互联网更快、更安全--现在这样的网络可能离现实更近了一步。科学家们已经利用量子传送来远距离发送信息,而且保真度比以前更高。

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量子纠缠是一种奇怪的现象,在经典力学里,这听起来像是科幻小说。基本上,两个或更多的粒子可以变得如此纠缠,以至于改变其中一个粒子的状态会立即改变其“伙伴”的状态--无论它们相隔多远。这种机制--爱因斯称之为 "幽灵"--可以被利用来创建量子网络。成对的光子可以被纠缠和分离,使数据可以在它们之间进行长距离的 "传送"。作为奖励,这些网络可以更加安全,因为任何黑客只要试图读取数据就会乱码。

现在,费米实验室、AT&T、加州理工学院、哈佛大学、美国宇航局JPL和卡尔加里大学的研究人员已经展示了持续的、非常精确的长距离量子传送。该团队首次在44公里的远距离内实现了保真度大于90%的量子隐形传态。

为实现这个目标,该团队在中间增加了第三个 "节点",位于发送者和接收者之间。为了获得A到B的信息,双方首先向C发送一个光子,接收方B发送纠缠对中的一个成员,并保留另一个。当A和B的光子在C处相遇时,它们就会发生纠缠,这样A的光子的信息就会被转移到B的两个光子上--它发送的那个光子和它保留的那个光子--这要归功于量子纠缠环节。实际上,这和把信息从A传送到B基本上是一样的。

这并不是实现了最远距离的量子传送。2015年,信息通过光纤传送了100多公里(62英里)。2017年,中国科学家利用墨子卫星完成了 1200公里距离的量子纠缠实验,打破了纪录。

但新实验标志着长距离保真的突破。例如,100公里的记录大约能达到80%的准确度,所以90%是一个令人印象深刻的进步。该团队还表示,实验设置涉及的大部分是现成的组件,这意味着未来的量子互联网应该能够使用现有的基础设施来构建。

该研究发表在《PRX Quantum》杂志上。

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