(文章來源:教育新聞網(wǎng))
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。
由該實驗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)展的陸軍研究實驗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體(例如量子位)之間創(chuàng)建的關(guān)聯(lián)。當兩個量子位糾纏在一起并在一個上進行測量時,即使第二個量子位在物理上距離很遠,也會影響在另一個上進行測量的結(jié)果。
因斯布魯克大學(xué)實驗物理學(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網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成,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)合負責人薩拉·甘布爾博士說:“該演示是實現(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。”
研究團隊從被離子阱捕獲的鈣原子開始了實驗。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,他的團隊首先將光粒子通過強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-當前的電信標準波長為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現(xiàn)原子鐘的糾纏網(wǎng)絡(luò)提供了一條直接途徑,因為鈣可以與高質(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。
(責任編輯:fqj)
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