量子隱形傳態(tài)首次通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)

2024 年，光的量子態(tài)是成功傳送在互聯(lián)網(wǎng)流量的洪流中穿過 30 多公里（約 18 英里）的光纜——這是一項(xiàng)曾經(jīng)被認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)的工程壯舉。

美國研究人員令人印象深刻的演示可能無法幫助您上班以避開早上的交通，或者更快地下載您最喜歡的貓視頻。

然而，通過現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施傳送量子態(tài)的能力代表著朝著實(shí)現(xiàn)量子連接邁出了具有里程碑意義的一步計(jì)算網(wǎng)絡(luò),增強(qiáng)加密或強(qiáng)大的新傳感方法.

“這非常令人興奮，因?yàn)闆]有人認(rèn)為這是可能的，”說領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的西北大學(xué)計(jì)算工程師 Prem Kumar。

“我們的工作展示了一條通往共享統(tǒng)一光纖基礎(chǔ)設(shè)施的下一代量子和經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)的道路?；旧?，它為將量子通信推向新水平打開了大門。

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承受傳球與《星際迷航》運(yùn)輸系統(tǒng)的相似之處傳送會(huì)在眨眼間穿越時(shí)空，將物體的量子可能性放在一個(gè)位置，并通過小心地摧毀它，將相同的可能性平衡強(qiáng)加到另一個(gè)位置的類似物體上。

盡管測量這兩個(gè)物體的行為在同一瞬間決定了它們的命運(yùn)，但糾纏它們量子恒等式的過程仍然需要在空間中的點(diǎn)之間發(fā)送一波信息。

就像春雨中的仙女牙線一樣，任何物體的量子態(tài)都是可能性的朦朧涂抹，有可能在創(chuàng)造后的瞬間融化為現(xiàn)實(shí)。輻射的電磁波和運(yùn)動(dòng)粒子的熱碰撞和研磨迅速將量子重要性降低到退相干如果它沒有受到某種保護(hù)。

屏蔽量子態(tài)計(jì)算機(jī)內(nèi)部是一回事。通過嗡嗡作響的銀行交易、貓視頻和短信的光纖發(fā)送單個(gè)光子，同時(shí)保護(hù)其量子態(tài)要困難得多。你不妨把你的量子仙女牙線扔進(jìn)密西西比河，希望它最后的味道也一樣好。

為了在每秒 400 吉比特的互聯(lián)網(wǎng)流量電流下保持孤獨(dú)光子的寶貴狀態(tài)，研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用了多種技術(shù)來限制光子的通道并減少它與其他波散射和混合的機(jī)會(huì)。

“我們仔細(xì)研究了光是如何散射的，并將我們的光子放置在散射機(jī)制最小化的司法點(diǎn)上，”說庫瑪。

“我們發(fā)現(xiàn)我們可以在不受同時(shí)存在的經(jīng)典信道干擾的情況下進(jìn)行量子通信?！?/p>

雖然其他研究小組在互聯(lián)網(wǎng)模擬中成功地將量子信息與經(jīng)典數(shù)據(jù)流一起傳輸，但 Kumar 的團(tuán)隊(duì)是第一個(gè)將量子態(tài)與實(shí)際互聯(lián)網(wǎng)流一起傳送的團(tuán)隊(duì)。

每個(gè)測試進(jìn)一步表明量子互聯(lián)網(wǎng)是不可避免的，為計(jì)算工程師提供了一個(gè)全新的工具包，可以以前所未有的方式測量、監(jiān)控、加密和計(jì)算我們的世界，而無需重新發(fā)明互聯(lián)網(wǎng)來做到這一點(diǎn)。

“量子隱形傳態(tài)能夠在地理上遙遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)之間安全地提供量子連接，”說庫瑪。

“但許多人長期以來一直認(rèn)為沒有人會(huì)建造專門的基礎(chǔ)設(shè)施來發(fā)送光粒子。如果我們正確選擇波長，我們就不必建造新的基礎(chǔ)設(shè)施。經(jīng)典通信和量子通信可以共存。

這項(xiàng)研究發(fā)表在光學(xué).

本文的早期版本于 2024 年 12 月發(fā)布。

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