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量子内存纠缠在50公里以上的电缆上

  • 科学
  • 2020-02-14 15:12:04
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与中国多家机构有联系的一组研究人员已成功地通过50公里的盘绕光缆发送了纠缠的量子记忆。该小组在《自然》杂志上发表的论文中描述了他们进行的一些实验,这些实验涉及长距离纠缠量子存储,克服了挑战以及仍有待解决的问题。

在过去的几年中,科学家们一直在致力于量子互联网的发展—与当今的网络几乎相同,但具有更强的安全性。一种这样的方法基于量子密钥的开发,该量子密钥将允许私人对话的各方知道入侵者正在监听,因为这样做会改变密钥的状态。但是在这样的系统中,需要测量密钥的量子状态,这可能会受到环境条件的影响,从而使该方法几乎不切实际。

另一种方法涉及使用纠缠的粒子来形成网络,但是由于此类粒子的灵敏度高且寿命短,因此已证明难以实施。但是正在取得进展。在这项新工作中,中国的研究人员成功地将量子记忆纠缠在距离20公里,跨越50公里的电缆绕线的建筑物之间。

第一个实验是基于使用处于期望的量子状态的小原子云(它表示一种存储状态)进行的,读写操作是使用光子完成的。为了进入记忆状态,研究人员迫使它们进入光腔,使光子与云中的原子相互作用。一旦设置了内存状态,云就会发出光子以宣布其就绪状态。

然后将该光子极化,使其携带有关存储器集合体状态的信息,这意味着它可以用于纠缠存储器。但是要防止其在传输过程中丢失,需要将其波长转换为光缆通信中常用的波长。正是在这一点上,内存已准备好通过电缆传输。事实证明,该过程的效率约为30%。第二个实验涉及从光子中仅创建两个量子位的内存,并将它们发送通过50公里的盘绕光纤。

这两个实验都不可能导致量子互联网的创建,但是两个实验都表明科学家正在接近最终目标。

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