远距离高保真量子隐形传态实现 成迈向实用量子互联网里程碑

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  据《PRX量子》最新报道,美国研究团队利用现有材料和最先进的量子装置,搭建了两个测试台,首次在44公里的远距离内实现了保真度大于90%的量子隐形传态。此研究是建立未来量子互联网的重要举措,或将给安全通信、数据存储、精确传感和计算领域带来彻底改变。

  在量子互联网中,储存在量子比特中的信息通过纠缠,实现远距离信息传输。这其中的纠缠态,是指两个粒子即使相距很远,它们之间依旧存在内在联系的现象。

  量子网络的一个关键特征是量子网络保真度,即隐形传态传输的质量,其表征了隐形传输过程中的量子比特与原始量子比特的接近程度。在最新研究中,量子隐形传态的保真度超过了90%。

  研究项目负责人、美国加州理工学院教授玛利亚·斯皮洛普鲁解释说,在设计用于连接先进量子设备(包括量子传感器)的量子网络时,高保真度十分重要。

  实验用到的两个量子网络测试台来自于加州理工学院和费米实验室。这两个十分独特的量子网络测试台,使用最先进的固态光探测器,配合以紧凑的光纤结构,可以实现近乎自主的数据采集、控制、监测、同步和分析功能。与现有电信基础设施以及新兴量子处理和存储设备兼容的远距传输系统,是迈向实用量子互联网的重要里程碑。

  斯皮洛普鲁表示:“在可持续、高性能和可扩展的量子隐形传态系统方面实现这一里程碑,我们感到非常自豪,随着预计将在2021年第二季度完成的系统升级,结果将得到进一步改善。”

  研究人员称,随着技术的进步,一个真正的全球性网络能够将纠缠态分布到连接的量子计算机和传感器上,这种完整的量子互联网或将在10年之后变为现实。

  这项研究得到了美国能源部科学办公室“通过量子信息科学促进发现”计划的支持。

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