近日，奧地利科學(xué)家創(chuàng)造了物質(zhì)和光之間量子糾纏傳輸距離的新紀(jì)錄——首次用光纜將量子糾纏傳輸了50公里，比以前的數(shù)字高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)，可用于構(gòu)建實(shí)用的城際量子互聯(lián)網(wǎng)。
量子互聯(lián)網(wǎng)有望提供絕對(duì)防竊聽的通信和強(qiáng)大的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)。然而，由于量子信息無法復(fù)制，因此不可能通過傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送這些信息，量子信息必須由量子粒子傳輸，為此需要特殊的接口。這也是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家本·蘭寧一直以來的研究目標(biāo)，他所在的因斯布魯克大學(xué)以及奧地利科學(xué)院量子光學(xué)和量子信息研究所團(tuán)隊(duì)，從一個(gè)被困在離子阱中的鈣原子開始實(shí)驗(yàn)。他們利用激光束，將量子態(tài)寫在離子上，同時(shí)激發(fā)它發(fā)射出一個(gè)光子，量子信息被存儲(chǔ)在光子內(nèi)。因此，鈣原子與光粒子的量子態(tài)糾纏在一起。
但挑戰(zhàn)在于如何通過光纜傳輸光子。蘭寧說：“鈣離子發(fā)出的光子的波長(zhǎng)為854納米，會(huì)很快被光纖吸收?！?/span>
因此，他們讓光粒子先通過一個(gè)由強(qiáng)激光照射的非線性晶體，這一方法讓光子的波長(zhǎng)被轉(zhuǎn)換到適合長(zhǎng)距離行進(jìn)的最佳值：當(dāng)前電信標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)1550納米，然后，他們讓這個(gè)光子通過了一條50公里長(zhǎng)的光纖。結(jié)果表明，即使經(jīng)過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和這段漫長(zhǎng)的旅程，原子和光粒子仍然糾纏在一起。
接下來，蘭寧團(tuán)隊(duì)證明，他們的方法有望使相距100公里甚至更遠(yuǎn)的離子發(fā)生糾纏。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別向一個(gè)相距50公里的交叉點(diǎn)發(fā)送一個(gè)糾纏的光子，在交叉點(diǎn)那里，光粒子被測(cè)量，這種測(cè)量會(huì)使光粒子失去與離子的糾纏，離子反過來會(huì)糾纏光粒子。
有了100公里的節(jié)點(diǎn)間距，人們?cè)O(shè)想在未來幾年建立世界上第一個(gè)城際光—物質(zhì)量子網(wǎng)絡(luò)。例如，可能只需幾個(gè)由被困離子組成的系統(tǒng)，就可在因斯布魯克和維也納之間建立量子互聯(lián)網(wǎng)。
量子互聯(lián)網(wǎng)有望提供絕對(duì)防竊聽的通信和強(qiáng)大的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)。然而，由于量子信息無法復(fù)制，因此不可能通過傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送這些信息，量子信息必須由量子粒子傳輸，為此需要特殊的接口。這也是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家本·蘭寧一直以來的研究目標(biāo)，他所在的因斯布魯克大學(xué)以及奧地利科學(xué)院量子光學(xué)和量子信息研究所團(tuán)隊(duì)，從一個(gè)被困在離子阱中的鈣原子開始實(shí)驗(yàn)。他們利用激光束，將量子態(tài)寫在離子上，同時(shí)激發(fā)它發(fā)射出一個(gè)光子，量子信息被存儲(chǔ)在光子內(nèi)。因此，鈣原子與光粒子的量子態(tài)糾纏在一起。
但挑戰(zhàn)在于如何通過光纜傳輸光子。蘭寧說：“鈣離子發(fā)出的光子的波長(zhǎng)為854納米，會(huì)很快被光纖吸收?！?/span>
因此，他們讓光粒子先通過一個(gè)由強(qiáng)激光照射的非線性晶體，這一方法讓光子的波長(zhǎng)被轉(zhuǎn)換到適合長(zhǎng)距離行進(jìn)的最佳值：當(dāng)前電信標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)1550納米，然后，他們讓這個(gè)光子通過了一條50公里長(zhǎng)的光纖。結(jié)果表明，即使經(jīng)過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和這段漫長(zhǎng)的旅程，原子和光粒子仍然糾纏在一起。
接下來，蘭寧團(tuán)隊(duì)證明，他們的方法有望使相距100公里甚至更遠(yuǎn)的離子發(fā)生糾纏。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別向一個(gè)相距50公里的交叉點(diǎn)發(fā)送一個(gè)糾纏的光子，在交叉點(diǎn)那里，光粒子被測(cè)量，這種測(cè)量會(huì)使光粒子失去與離子的糾纏，離子反過來會(huì)糾纏光粒子。
有了100公里的節(jié)點(diǎn)間距，人們?cè)O(shè)想在未來幾年建立世界上第一個(gè)城際光—物質(zhì)量子網(wǎng)絡(luò)。例如，可能只需幾個(gè)由被困離子組成的系統(tǒng)，就可在因斯布魯克和維也納之間建立量子互聯(lián)網(wǎng)。
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