世界首个初级量子网络构建成功
时间:2017-12-08

   世界上第一个主要的量子网络已经成功建成

  (来源:物理学家网络)

  两个遥远的陌生人不约而同地想要做同样的事情,就好像有一根看不见的绳索抱着它们,这种神奇的现象可以用心灵感应来形容。物理学家正在使用量子纠缠来创建量子力学中类似现象的量子互联网。据“物理学家网”4月12日(北京时间)报道,德国马克斯·普朗克量子光学研究所的科学家实施了世界上第一个基于众多单个原子和光子的主要量子网络。

  量子纠缠描述两个微观粒子之间的距离,无论距离多远,只要它们处于量子纠缠态。通过改变一个粒子的量子态,另一个粒子的状态也可以改变。科学家预测,使用该功能构建的量子网络将比现在的互联网快1000万倍,解密密码将会非常困难。

  马克斯·普朗克量子光学研究所负责人,量子动力学负责人格哈德教授说,这个主要的量子网络由两个耦合的单原子节点构成,通过连续的单光子交换提供量子信息。这个量子网络的建设提供了一个清晰的,可扩展的视角,所以有很大的发展潜力。

  研究人员通过调整激光束捕捉光腔中的原子,实现了将单光子发射到被捕获原子的控制。他们证明,这个单原子腔系统是存储在单个光子中信息编码的理想接口,在一定的存储时间之后,信息可以传递到第二个单光子。

  两个系统(每个代表一个网络节点)通过一根60米长的光纤连接,并安装在两个相距21米的实验室中。为了实现两个节点之间的量子纠缠,研究人员使用激光在节点A的原子处发射光子,其量子态反射为光子的偏振态。光子通过光纤到达节点B并被吸收,量子态转移到节点B的原子上。原子量子态可以很容易地被单光子偏振态读取,多个原子空穴节点可以形成一个大的光子,规模量子体系。

  这是两个这样的系统第一次连接和量子效率高,他们之间的量子信息的高保真度交换已经是第一次科学家已经创造了大量的分离粒子之间的量子纠缠,创造了一个世界最大的量子系统。

  研究人员说:我们已经实现了第一个量子网络原型,完成了节点间可逆交换的量子信息。另外,也可以在两个节点之间产生大约100微秒的远程纠缠,而这种纠缠只需要大约1微秒。两个系统在很远的距离上的纠缠本身就是一个迷人的现象。未来,人们不仅可以在很远的距离传递量子信息,而且可以实现大规模的量子互联网。

  物理学家网络报告(英文)

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