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新里程碑,费米实验室等完成了量子互联网精准测试

Chenwu Jin 量子客 2022-07-07


编  辑:王嘉雯    审 校:丁艳

加州理工学院、NASA喷气推进实验室和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,在44公里的距离内,连续、精确地传送了量子信息。(由官方发出的实验过程可以在文末观看
 
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。


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。
 

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。
 

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。
 
量子网络的搭建,使网络向量子迈入。而这点,中国正从争议里看到新征途。
 

实验视频:



封面:
CQNET
 
引用:
[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/
 
- E-mail:support@qtumist.com
- Wechat:Qislab


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