加州理工学院、NASA喷气推进实验室费米实验室的研究人员联手合作利用现有的材料和最先进的量子装置,搭建了两个测试台44公里的距离内,连续、精确地传送量子信息

此项工作发表在PRX Quantum上[2],首次囊括了实验装置的理论建模。

新里程碑,费米实验室等完成了量子互联网精准测试-量子客
图1|实验人员正在校准一个量子隐形传态节点(来源:CQNET)

此研究是建立未来量子互联网的重要举措,将彻底改变安全通信、数据存储、精确传感和计算领域

加州理工学院的物理学教授,同时也是这次研究项目的负责人Maria Spiropulu对外表示,很自豪可以在高性能、可持续、可扩展的量子隐形传态系统上,取得里程碑成就。

联合团队预计将在2021年6月之前,完成系统升级,从而进一步完善实验成果。

 

1. 量子互联网

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,是指就算两个粒子之间距离很远,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其量子网络保真度,也指隐形传态传输的质量,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。

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图2|使用实时数据采集软件分析CQNET的量子远程传输保真度数据(来源:CQNET)

而在这项最新的研究中,量子隐形传态的保真度超过了90%

实验负责人Spiropulu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。

 

2. 专业知识和能力

实验用到的两个量子网络测试台来自于加州理工学院(CQNET)和费米实验室(FQNET),而这两个测试台,是由量子技术联盟(AQT)的智能量子网络与技术(INQNET)计划组设计、建造、调试和部署的,为实验成果提供了专业知识和能力。

INQNET专注于量子网络与通信、量子算法/量子机器学习领域,量子技术联盟通过INQNET,催化并加速了基础量子信息科学和技术的众多领域[3]。

两台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,几乎可以实现自主采集、控制、监测、同步和分析数据。

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图3|实验人员正在调整CQNET量子探测器所在的低温设备(来源:CQNET)

 

3. 兼容递进

量子隐形传态系统,与现有的通信基础设施和新兴的量子处理/存储设备相兼容,是通向量子互联网实用化的一个重要里程碑。

目前,这两个测试台正被用于提高纠缠分布的保真度和速率,致力于研究量子通信协议和基础科学。

多学科研究人员可以利用此网络进行研究和开发,所以它既服务于基础量子信息科学,又服务于先进量子技术的发展。

加州理工学院院长Rosenbaum表示,用现有材料、以真实速率展示量子隐形传态,简直令人印象深刻。

量子网络搭建,使网络量子迈入。而这点,中国正从争议里看到新征途。

 

 

参考链接:

[1]https://www.caltech.edu/about/news/quantum-internet-tested-caltech-and-fermilab

[2]https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.1.020317

[3]https://inqnet.caltech.edu/

 

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|编  辑:王嘉雯      |审  校:丁艳