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科学家首次成功实现50公里远量子纠缠

2020年2月19日18:15 环球解密

    近期发表在《自然》(Nature)期刊上的一篇研究,利用相距50公里光纤实现存储器间的量子纠缠。这项成果为搭建城市规模的量子网络奠定了理论基础。

    量子网络类似现在的计算机网络,用于长距离传输数据,唯一区别在于传输的是以量子数位(或称量子比特)为基础的数据。这就需要依赖量子纠缠理论得以实现。

    近些年科学家有一些进展,通过线缆、卫星传输纠缠的粒子,但是距离有限。这意味着无法构建城市规模的量子网络。

    这份研究称通过“环形腔增强技术”实现了传输距离的飞跃。这种技术“把量子存储器的原子置于一个环形腔内,在减少对存储器数据干扰的同时,还能增强接收量子信息的能力。”

    “由环形腔增强器产生的耦合原子和光子组成节点。科学家再把光子转换成适合在通信网络中传输的频率,也就是说适合在城市规模网络中传输的频率。”

    这项实验中,原子节点仍位于同一个实验室,光子通过了50公里长的光纤。实现原子物理节点长距离传输仍有挑战,但这是一个重要的概念性实验。“尽管有了很大的进步,目前最远的实体量子存储器纠缠距离只有1.3公里,长距离仍有挑战。”研究者在论文中说。

    “我们将进一步扩展至实体节点分离类似距离的实验,将是功能性原子量子网络的一部分,为建造多节点、更远距离的原子纠缠铺平道路。”

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