量子互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵連接首次實現(xiàn)

4月22日，PHYS.ORG的一則報道揭示了量子互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大突破。英國與德國的研究團(tuán)隊成功實現(xiàn)了量子信息的制作、存儲與檢索，這一進(jìn)展對于量子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和推動分布式計算、安全通信等領(lǐng)域的發(fā)展具有重大意義。

在量子信息的傳輸過程中，長距離傳輸中的信息丟失問題一直是科學(xué)家們面臨的難題。為了解決這一問題，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出了將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個小單元，并通過共享量子態(tài)將它們緊密相連。然而，要實現(xiàn)這一設(shè)想，關(guān)鍵在于確保量子存儲設(shè)備與量子信息生成設(shè)備之間的有效“交互”。令人振奮的是，英德兩國的科研團(tuán)隊成功打造了一個系統(tǒng)，成功地將這兩個核心組件緊密相連，并通過常規(guī)光纖實現(xiàn)了量子數(shù)據(jù)的傳輸。這一重大成果已在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表，引起了業(yè)界的極大關(guān)注。

在常規(guī)的電信系統(tǒng)中，信息在長距離傳輸時往往會出現(xiàn)丟失。為了解決這一問題，電信系統(tǒng)通常會在固定點設(shè)置“中繼器”，用于讀取并重新放大信息，以確保信息的完整傳輸。然而，這種經(jīng)典的中繼器卻無法應(yīng)用于量子信息的傳輸。因為任何嘗試讀取和復(fù)制量子信息的行為都會破壞其完整性。盡管這在一定程度上增強(qiáng)了量子信息的安全性——任何嘗試竊聽量子連接的行為都會破壞信息并觸發(fā)警報，但同時也為量子信息的傳輸帶來了巨大挑戰(zhàn)。

為了克服這一挑戰(zhàn)，并充分發(fā)揮量子信息的優(yōu)勢，研究人員提出了以糾纏光子的形式共享量子信息。在量子網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)長距離的糾纏共享需要兩種關(guān)鍵設(shè)備：一種是用于產(chǎn)生糾纏光子的設(shè)備，另一種是用于存儲并允許后續(xù)檢索的設(shè)備。

這個新創(chuàng)建的系統(tǒng)中，兩個設(shè)備采用了相同的波長，實現(xiàn)了無縫連接。量子點負(fù)責(zé)產(chǎn)生光子，并將其傳遞給量子存儲系統(tǒng)。這些光子隨后被存儲在銣原子云中，確保了信息的穩(wěn)定存儲。更為令人振奮的是，通過激光可以輕松地“激活”和“關(guān)閉”存儲器，按需存儲和釋放光子。值得一提的是，這兩個設(shè)備的波長與當(dāng)前電信網(wǎng)絡(luò)使用的波長相匹配，意味著它們可以通過日?；ヂ?lián)網(wǎng)中常見的常規(guī)光纖電纜進(jìn)行傳輸，為量子信息的實際應(yīng)用鋪平了道路。

英國倫敦帝國理工學(xué)院的物理系博士莎拉·托馬斯表示，將這兩個關(guān)鍵設(shè)備成功連接在一起，是實現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵一步。德國斯圖加特大學(xué)的盧卡斯·瓦格納也指出，實現(xiàn)遠(yuǎn)程位置甚至量子計算機(jī)之間的連接，是未來量子網(wǎng)絡(luò)的核心任務(wù)。

這項研究不僅展現(xiàn)了量子互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的巨大潛力，也為未來的分布式計算和安全通信提供了全新的可能性。

審核編輯：黃飛