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首次實現高階控制三節點量子網絡！邁向量子互聯網的非相鄰節點隱形傳態
2022年05月30日 10:50:48
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：4217
該項研究成果與方法是一項可擴展量子網絡的重大突破，首次演示了跨越非相鄰網絡節點的無條件量子比特隱形傳輸，并且結合了優秀的方法改進和創新，主要草擬了局部和雙節點量子態保真度的改進。
【化工儀器網 項目成果】=量子隱形傳態是一種利用分散量子纏結與一些物理訊息的轉換來傳送量子態至任意距離的位置的技術。在這種全新的通信方式下，所傳輸的不再是經典信息而是量子態攜帶的量子信息，并且在量子糾纏的幫助下，待傳輸的量子態如同經歷了“超時空傳輸”，能夠在一個地方不攜帶任何載體就消失，然后直接在另一個地方出現。量子隱形傳態在安全通信、量子計算、下一代互聯網開發方面具有潛在應用價值。
量子隱形傳態是實現全球量子通信網絡的可行性的前提研究。但迄今報道的關于這一效應的實驗演示一直局限于兩個相連節點之間。而非相鄰節點間的隱形傳態對于量子網絡(如量子互聯網)的構建至關重要。
近日，荷蘭代爾夫特理工大學的研究團隊利用量子的糾纏特性，嘗試在三個節點之間傳送數據。研究團隊開發了三套系統，分別為Alice、Bob和Charlie，他們在Alice和Bob之間以及Bob和Charlie之間有直接連接，但Alice和Charlie之間沒有。
在保存脆弱量子信息的同時完成流程的每一步，要求對這種量子態的制備、操縱和讀取都做出改進。他們先向Alice和Bob發送了單個光子(光粒子)以“糾纏”屬于它們的兩個都被賦予了相同自旋的電子。隨后，科學家們將電子狀態轉移到Bob合成鉆石內的碳核中，通過釋放Bob的電子實現與Charlie的糾纏，這樣就能夠得到Alice、Bob和Charlie兩兩糾纏到一起，從而解決無法在兩個非相鄰節點間實現量子數據的傳態難題。
研究員們使用氮空位系統，以通過合成鉆石中的一個很小空間來捕獲電子。雖然該實驗的量子比特傳態僅在約 60 英尺的距離內開展，但科學家們希望未來可以拓展到數英里的范圍，構建出一套高度安全、可靠的新型量子系統。
該項研究成果與方法是一項可擴展量子網絡的重大突破，首次演示了跨越非相鄰網絡節點的無條件量子比特隱形傳輸，并且結合了優秀的方法改進和創新，主要草擬了局部和雙節點量子態保真度的改進。
相關研究近日發表于《自然》。
(資料來源：《自然》、澎湃新聞)
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