近期發表在《自然》(Nature)期刊上的一篇研究,利用相距50公里光纖實現存儲器間的量子糾纏。這項成果為搭建城市規模的量子網絡奠定了理論基礎。

量子網絡類似現在的電腦網絡,用於長距離傳輸數據,唯一區別在於傳輸的是以量子數位(或稱量子比特)為基礎的數據。這就需要依賴量子糾纏理論得以實現。

近些年科學家有一些進展,通過線纜、衛星傳輸糾纏的粒子,但是距離有限。這意味著無法構建城市規模的量子網絡。

這份研究稱通過「環形腔增強技術」實現了傳輸距離的飛躍。據美媒ScienceAlert報道,這種技術「把量子存儲器的原子置於一個環形腔內,在減少對存儲器數據干擾的同時,還能增強接收量子信息的能力。」

「由環形腔增強器產生的耦合原子和光子組成節點。科學家再把光子轉換成適合在通信網絡中傳輸的頻率,也就是說適合在城市規模網絡中傳輸的頻率。」

這項實驗中,原子節點仍位於同一個實驗室,光子通過了50公里長的光纖。實現原子物理節點長距離傳輸仍有挑戰,但這是一個重要的概念性實驗。「儘管有了很大的進步,目前最遠的實體量子存儲器糾纏距離只有1.3公里,長距離仍有挑戰。」研究者在論文中說。

「我們將進一步擴展至實體節點分離類似距離的實驗,將是功能性原子量子網絡的一部份,為建造多節點、更遠距離的原子糾纏鋪平道路。」◇