莎拉·托馬斯博士在量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室工作。

圖片來源：托馬斯·安格斯/倫敦帝國理工學(xué)院

　　要克服量子信息長距離傳輸時(shí)的丟失難題，一種方法是將網(wǎng)絡(luò)分成更小的部分，并用共享量子態(tài)將它們?nèi)窟B接起來。這就要求量子存儲(chǔ)設(shè)備必須能與另一個(gè)允許創(chuàng)建量子信息的設(shè)備“對(duì)話”。英德兩國研究人員首次創(chuàng)建了這樣一個(gè)系統(tǒng)，可將這兩個(gè)關(guān)鍵組件連接起來，并使用常規(guī)光纖來傳輸量子數(shù)據(jù)。研究結(jié)果發(fā)表在新一期《科學(xué)進(jìn)展》上。

　　在常規(guī)電信系統(tǒng)中，信息可能會(huì)在長距離傳輸中出現(xiàn)丟失現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問題，系統(tǒng)在固定點(diǎn)使用“中繼器”，讀取并重新放大信息，確保信息完好無損地到達(dá)目的地。

　　然而，經(jīng)典中繼器不能與量子信息一起使用，因?yàn)槿魏巫x取和復(fù)制的嘗試都會(huì)破壞信息。這在某種程度上是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橹灰?ldquo;竊聽”量子連接，就會(huì)破壞信息并提醒用戶。

　　保持優(yōu)勢(shì)但同時(shí)克服問題的方法是以糾纏光子的形式共享量子信息。在量子網(wǎng)絡(luò)中長距離共享糾纏需要兩種設(shè)備：一種用于創(chuàng)建糾纏光子，另一種用于存儲(chǔ)并允許稍后檢索。

　　研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)系統(tǒng)，其中兩個(gè)設(shè)備使用相同的波長。“量子點(diǎn)”產(chǎn)生光子，然后將其傳遞到量子存儲(chǔ)系統(tǒng)，并將光子存儲(chǔ)在銣原子云中。激光可“打開”和“關(guān)閉”存儲(chǔ)器，從而根據(jù)需要存儲(chǔ)和釋放光子。

　　這兩個(gè)設(shè)備的波長不僅匹配，而且與當(dāng)今使用的電信網(wǎng)絡(luò)的波長相同，從而可通過日常互聯(lián)網(wǎng)中熟悉的常規(guī)光纖電纜進(jìn)行傳輸。

　　英國倫敦帝國理工學(xué)院物理系莎拉·托馬斯博士稱，將兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)備連接在一起是實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵一步。德國斯圖加特大學(xué)盧卡斯·瓦格納則表示，允許遠(yuǎn)距離位置甚至量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接是未來量子網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。