量子糾纏存儲器實現接力傳輸

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【大紀元2021年06月15日訊】(大紀元記者高文森編譯報導)6月2日發表在《自然》(Nature)期刊上的研究,利用線纜分段、接力存儲的新方法,實現穩定地把量子電腦信息進行遠距離傳輸。

傳統電腦網絡也用到這種分段傳輸的概念,但是傳統電腦信息通過電子信號傳輸,較為穩定,也容易擴大網絡的規模。可是量子電腦間的信息,現在主要以光子的形式傳遞,信號容易衰退,能夠穩定傳輸的距離很短。這也是現在這類量子網絡的難點所在,要擴大網絡的規模很不容易。

西班牙光子科學研究所(The Institute of Photonic Sciences,ICFO)引領的這份新研究,把通訊介質,就像光纖或光纜分成很小的段落,從而讓量子信息能夠在這些介質內遠距離傳輸。

研究人員在實驗網絡內以間隔10米的距離設置了好幾個量子存儲器作為傳輸的節點,保證相鄰節點間光子形成量子糾纏,通過量子糾纏隔空同步的奇妙特性傳輸信息。

可是,量子糾纏現象又具有退相干的特點,要想知道它們是否處於糾纏的狀態,很容易對它們的狀態形成干擾。由此,這份研究採用了另一個竅門,使用一種稀土晶體材料製造這些量子存儲節點。這種材料被光子撞擊的時候,根據粒子的狀態,晶體以特定的方式振動。這相當於把糾纏信息編碼存在了晶體內部。

這項研究另一個特色是引入了一個類似信鴿的機制,即標識糾纏機制。當糾纏狀態形成的時候,實驗設備將發出單獨的一個光子,研究將其稱為「先鋒」光子,標誌著糾纏狀態的發生和信號的穩定傳輸。

研究稱,利用現在標準的通訊頻率就可以產生這種「先鋒」光子,所以他們的技術可以方便地用在現有的網絡設施上連接量子電腦,為未來的長距離量子互聯網奠定了重要基礎。◇

責任編輯:朱涵儒

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