美國陸軍的一項研究結(jié)果使量子互聯(lián)網(wǎng)更近了一步。這樣的互聯(lián)網(wǎng)可以提供傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方法無法提供的軍事安全，傳感和計時功能。

由該實(shí)驗(yàn)室的陸軍研究辦公室資助和管理的美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展的陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的分布式量子信息中心，看到因斯布魯克大學(xué)的研究人員取得了物質(zhì)與光之間量子糾纏轉(zhuǎn)移的記錄，距離為使用光纜50公里。

糾纏是可以在量子實(shí)體(例如量子位)之間創(chuàng)建的關(guān)聯(lián)。當(dāng)兩個量子位糾纏在一起并在一個上進(jìn)行測量時，即使第二個量子位在物理上距離很遠(yuǎn)，也會影響在另一個上進(jìn)行測量的結(jié)果。

因斯布魯克大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，該項目的首席研究員本·蘭尼昂博士說：“這[50公里]比以前可能的距離高出兩個數(shù)量級，是開始建立城際量子網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際距離。”該研究結(jié)果發(fā)表在“自然”雜志“量子信息”(Quantum Information)上。

城際量子網(wǎng)絡(luò)將由物理量子位的遙遠(yuǎn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成，盡管物理距離很大，但它們卻糾纏在一起。研究人員說，這種糾纏分布對于建立量子互聯(lián)網(wǎng)至關(guān)重要。

支持這項研究的陸軍項目聯(lián)合負(fù)責(zé)人薩拉·甘布爾博士說：“該演示是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模分布式糾纏邁出的重要一步。”“通過光纖后的糾纏質(zhì)量在另一端也足夠高，可以滿足某些最困難的量子網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的某些要求。”

研究團(tuán)隊從被離子阱捕獲的鈣原子開始了實(shí)驗(yàn)。研究人員使用激光束將量子態(tài)寫在離子上，并同時激發(fā)它以發(fā)射光子，并在其中存儲量子信息。結(jié)果，原子和輕粒子的量子態(tài)發(fā)生糾纏。

挑戰(zhàn)在于通過光纜傳輸光子。

Lanyon說：“鈣離子發(fā)出的光子波長為854納米，并被光纖迅速吸收。”

因此，他的團(tuán)隊首先將光粒子通過強(qiáng)激光照射的非線性晶體發(fā)出。光子波長被轉(zhuǎn)換為長距離旅行的最佳值-當(dāng)前的電信標(biāo)準(zhǔn)波長為1,550納米。

然后，研究人員將該光子通過50公里長的光纖線發(fā)送。他們的測量結(jié)果表明，即使在波長轉(zhuǎn)換和行進(jìn)距離之后，原子和光粒子仍然糾纏在一起。

“使用鈣的選擇意味著這些結(jié)果也為在較大的物理距離上實(shí)現(xiàn)原子鐘的糾纏網(wǎng)絡(luò)提供了一條直接途徑，因?yàn)殁}可以與高質(zhì)量的“時鐘”量子比特一同捕獲。大規(guī)模糾纏的時鐘網(wǎng)絡(luò)是陸軍對于精確定位，導(dǎo)航和定時應(yīng)用非常感興趣，”陸軍研究員弗雷德里克·法特米(Fredrik Fatemi)博士說，他還共同管理該計劃。