量子計(jì)算將有助于解決一些重要問題，如優(yōu)化金融風(fēng)險(xiǎn)、解密數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)分子和研究材料特性。若要減輕量子信息長距離傳輸時(shí)的丟失帶來的風(fēng)險(xiǎn)，其中的一種方法是將網(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。

 

 

若要做到這一點(diǎn)，就要求量子存儲(chǔ)設(shè)備必須能與另一個(gè)能夠用來創(chuàng)建量子信息的設(shè)備進(jìn)行“對話”。據(jù)悉，兩國研究人員首次創(chuàng)建了可將這兩個(gè)關(guān)鍵組件連接起來的系統(tǒng)，同時(shí)還能夠通過常規(guī)光纖來傳輸量子數(shù)據(jù)。

 

共同第一作者、倫敦帝國理工學(xué)院物理系的薩拉?托馬斯博士表示，“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，我們非常高興成為第一個(gè)能夠證明這一點(diǎn)的團(tuán)隊(duì)。”同為共同第一作者的德國斯圖加特大學(xué)研究員盧卡斯?瓦格納補(bǔ)充說，允許遠(yuǎn)距離的位置（long-distance locations）乃至量子計(jì)算機(jī)的連接，將是未來量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵任務(wù)。

 

在普通電信系統(tǒng)（如網(wǎng)線或電話線）中，信息可能會(huì)在很遠(yuǎn)的距離中丟失。為解決此問題，這些系統(tǒng)在固定點(diǎn)使用“中繼器”來讀取并重新放大信號，確保信號完好無損地到達(dá)目的地。然而，經(jīng)典中繼器不能用于量子信息，因?yàn)槿魏巫x取和復(fù)制信息的嘗試都會(huì)破壞信息。

 

這在某種程度上是一種優(yōu)勢，因?yàn)榱孔舆B接無法在不破壞信息和提醒用戶的情況下被“竊聽”。不過，這也是遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)需要應(yīng)對的挑戰(zhàn)。

 

克服這一問題的方法之一是以糾纏光子的形式共享量子信息。若要通過量子網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離共享糾纏信息，需要兩個(gè)設(shè)備：一個(gè)用于創(chuàng)建糾纏光子，另一個(gè)用于存儲(chǔ)糾纏光子供稍后的檢索。研究小組創(chuàng)建了一個(gè)系統(tǒng)，讓兩個(gè)設(shè)備使用相同的波長。量子點(diǎn)產(chǎn)生（非糾纏）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。激光可用來“開關(guān)”存儲(chǔ)器 ，使光子得以存儲(chǔ)并按需釋放。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?；ヂ?lián)網(wǎng)中熟悉的常規(guī)光纖電纜進(jìn)行傳輸。