量子互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展迎來(lái)關(guān)鍵一步，來(lái)自英國(guó)、德國(guó)的研究人員近日首次制作、存儲(chǔ)和檢索了量子信息。而共享量子信息的能力，對(duì)于開(kāi)發(fā)用于分布式計(jì)算和安全通信的量子網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。

量子計(jì)算將有助于解決一些重要問(wèn)題，如優(yōu)化金融風(fēng)險(xiǎn)、解密數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)分子和研究材料特性。若要減輕量子信息長(zhǎng)距離傳輸時(shí)的丟失帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，其中的一種方法是將網(wǎng)絡(luò)分成更小的部分，并用共享量子態(tài)將它們?nèi)�部連接起來(lái)。

若要做到這一點(diǎn)，就要求量子存儲(chǔ)設(shè)備必須能與另一個(gè)能夠用來(lái)創(chuàng)建量子信息的設(shè)備進(jìn)行“對(duì)話”。據(jù)悉，兩國(guó)研究人員首次創(chuàng)建了可將這兩個(gè)關(guān)鍵組件連接起來(lái)的系統(tǒng)，同時(shí)還能夠通過(guò)常規(guī)光纖來(lái)傳輸量子數(shù)據(jù)。

圖片:搜狗截圖20240422151702.png

共同第一作者、倫敦帝國(guó)理工學(xué)院物理系的薩拉・托馬斯博士表示，“將兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)備連接在一起是實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵一步，我們非常高興成為第一個(gè)能夠證明這一點(diǎn)的團(tuán)隊(duì)。”同為共同第一作者的德國(guó)斯圖加特大學(xué)研究員盧卡斯・瓦格納補(bǔ)充說(shuō)，允許遠(yuǎn)距離的位置（long-distance locations）乃至量子計(jì)算機(jī)的連接，將是未來(lái)量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵任務(wù)。

在普通電信系統(tǒng)（如網(wǎng)線或電話線）中，信息可能會(huì)在很遠(yuǎn)的距離中丟失。為解決此問(wèn)題，這些系統(tǒng)在固定點(diǎn)使用“中繼器”來(lái)讀取并重新放大信號(hào)，確保信號(hào)完好無(wú)損地到達(dá)目的地。然而，經(jīng)典中繼器不能用于量子信息，因?yàn)槿魏巫x取和復(fù)制信息的嘗試都會(huì)破壞信息。

這在某種程度上是一種優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榱孔舆B接無(wú)法在不破壞信息和提醒用戶的情況下被“竊聽(tīng)”。不過(guò)，這也是遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)需要應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)。

克服這一問(wèn)題的方法之一是以糾纏光子的形式共享量子信息。若要通過(guò)量子網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離共享糾纏信息，需要兩個(gè)設(shè)備：一個(gè)用于創(chuàng)建糾纏光子，另一個(gè)用于存儲(chǔ)糾纏光子供稍后的檢索。研究小組創(chuàng)建了一個(gè)系統(tǒng)，讓兩個(gè)設(shè)備使用相同的波長(zhǎng)。量子點(diǎn)產(chǎn)生（非糾纏）光子，然后將其傳遞到量子存儲(chǔ)系統(tǒng)，并將光子存儲(chǔ)在銣原子云中。激光可用來(lái)“開(kāi)關(guān)”存儲(chǔ)器 ，使光子得以存儲(chǔ)并按需釋放。這兩個(gè)設(shè)備的波長(zhǎng)不僅匹配，而且與當(dāng)今使用的電信網(wǎng)絡(luò)的波長(zhǎng)相同，從而可通過(guò)日常互聯(lián)網(wǎng)中熟悉的常規(guī)光纖電纜進(jìn)行傳輸。

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