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英德两国研究人员通过常规光纤传输量子数据,首次实现量子互联网关键连接

发布日期:2024-04-22     72 次

4 月 22 日消息,据 PHYS.ORG 报道,量子互联网的发展迎来关键一步,来自英国、德国的研究人员近日首次制作、存储和检索了量子信息。而共享量子信息的能力,对于开发用于分布式计算和安全通信的量子网络至关重要。

量子计算将有助于解决一些重要问题,如优化金融风险、解密数据、设计分子和研究材料特性。若要减轻量子信息长距离传输时的丢失带来的风险,其中的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。

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若要做到这一点,就要求量子存储设备必须能与另一个能够用来创建量子信息的设备进行“对话”。据悉,两国研究人员首次创建了可将这两个关键组件连接起来的系统,同时还能够通过常规光纤来传输量子数据。

共同第一作者、伦敦帝国理工学院物理系的萨拉・托马斯博士表示,“将两个关键设备连接在一起是实现量子网络的关键一步,我们非常高兴成为第一个能够证明这一点的团队。”同为共同第一作者的德国斯图加特大学研究员卢卡斯・瓦格纳补充说,允许远距离的位置(long-distance locations)乃至量子计算机的连接,将是未来量子网络的关键任务。

在普通电信系统(如网线或电话线)中,信息可能会在很远的距离中丢失。为解决此问题,这些系统在固定点使用“中继器”来读取并重新放大信号,确保信号完好无损地到达目的地。然而,经典中继器不能用于量子信息,因为任何读取和复制信息的尝试都会破坏信息。

这在某种程度上是一种优势,因为量子连接无法在不破坏信息和提醒用户的情况下被“窃听”。不过,这也是远距离量子网络需要应对的挑战。

克服这一问题的方法之一是以纠缠光子的形式共享量子信息。若要通过量子网络远距离共享纠缠信息,需要两个设备:一个用于创建纠缠光子,另一个用于存储纠缠光子供稍后的检索。研究小组创建了一个系统,让两个设备使用相同的波长。量子点产生(非纠缠)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。激光可用来“开关”存储器 ,使光子得以存储并按需释放。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。


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