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科学家在「量子纠缠」取得重大突破,「量子网络」时代将提前到来

 成靖 2020-02-14

科学家们已经成功将两个距离比以往更远的「量子记忆体」(Quantum Memory)纠缠在一起,这个突破让网际网络的运作方式有朝一日被改变。

科学家在「量子纠缠」取得重大突破,「量子网络」时代将提前到来

这个发现可能是迈向量子网际网络(Quantum Internet)的重要一大步,尽管仍处于非常早期的阶段。科学家希望能发展出远距离的缠结(Entanglement)和大量节点,都是这种网络需要的。

研究人员长期以来一直希望开发出量子网际网络,可创建利用量子世界不寻常的行为,以突破性速度与安全性传输资料的新型态网络。

量子网络的运行原理与传统网际网络类似,允许大量资料远距离传输与通讯。但会在量子处理器之间使用量子位元(Qubit)达成目标,除了目前传统网际网络的功能,量子网络还提供各种新可能性。

纠缠粒子传输距离突破 50 公里,达成高效率量子隐形传态

但要做到这点,必须能传输相互纠缠的粒子,即允许粒子能在很远的距离相互影响的「怪异现象」(Spooky Phenomenon)。近年来这方面也取得一些突破(即让研究人员通过电缆或卫星传输缠结的粒子),但尽管如此,距离仍有限制。

当使用量子传输长距离传输,通常不会发送成功,因为传输资料遗失,因此无法可靠地通讯。直到目前,科学家能纠缠量子记忆体的最远距离是 1.3 公里。这意味着将系统扩展到实际可用的规模(比如在整个城市传输资料),可能会有困难。

新研究中,工程师将相互纠缠的粒子传输到超过 50 公里的距离。他们使用一种特殊的量子效应做到这点,这种效应使传输距离获得进一步改善。这样的距离可做到许多城市相互连接在一起的远距离传输,最终让量子网际网络的梦想成真更进一步。

科学家在「量子纠缠」取得重大突破,「量子网络」时代将提前到来

研究人员在《自然》(Nature)期刊发表的论文解释:

将这些实验扩展到距离分散更远的节点,使我们能执行更进阶的量子资讯任务,比如远距离的高效率量子隐形传态(Quantum Teleportation)。

研究人员研究如何传输两个量子记忆体,所谓量子记忆体即一般电脑内存的量子版,或相当于硬盘之类的储存媒体。一条传统电脑内存会以许多 1 或 0 的形式储存资讯,量子记忆体则会保持量子状态,理论上能提供更强大的运算性能。

为了将两个量子记忆体相互纠缠,研究人员必须沿着 50 公里长的电缆线发射光子(photon,或称个别的光粒子)。经过这样距离的照射后,两个记忆体便能相互干扰,实验因此大功告成,并证明两个量子记忆体可在这样的距离相互纠缠。

编辑:AI智慧

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