美国和荷兰成功构建量子互联网,还发了一条量子隐形传态纠缠信息

全球首次,荷兰和美国科学家们已经成功地构建一个基本的量子互联网,还通过这个基本的量子网络传送了量子信息,这是人类向未来的量子互联网迈出重要的一步,这一突破是因为量子存储器的不断升级和网络三个节点之间量子链路质量的提高而实现的。未来量子互联网的绝对优势基于在网络节点之间发送量子信息(量子比特)的能力。这将实现各种应用,例如安全共享机密信息、将多台量子计算机连接在一起以提高其计算能力,以及使用高精度、链接的量子传感器。这种量子网络的节点由小型量子处理器组成。在这些处理器之间发送量子信息绝非易事,是非常非常困难的。一种可能性是使用轻粒子发送量子比特,但由于玻璃纤维电缆不可避免的损耗,特别是在长距离传输时,轻粒子很可能无法到达目的地。由于根本不可能简单地复制量子比特,因此轻粒子的丢失意味着量子信息无法恢复。量子隐形传态提供了一种更好的发送量子信息的方式,量子隐形传态协议之所以得名,是因为它与一些科幻电影中的量子隐形传态有相似之处,量子位消失在发送方一侧,出现在接收方一侧。由于量子比特因此不需要穿过中间的空间,因此它不可能丢失,这使得量子隐形传态成为未来量子互联网的关键技术。为了能够传送量子比特,需要几个要素:发送方和接收方之间的量子纠缠链路、读取量子处理器的可靠方法以及临时存储量子比特的能力。美国之前的研究表明,在两个相邻节点之间传送量子比特是可能的。而荷兰科学家现在首次表明,现代科学技术能够满足这一堆要求,并证明了非相邻节点之间的远程传输,换句话说,是通过网络实现的。量子隐形传态包括三个步骤。首先,必须准备好节点机,这意味着必须在Alice量子计算机和Charlie量子计算机之间创建一个纠缠态。Alice和Charlie没有直接的联系,但它们都与Bob这个中间节点有直接的联系,也就是说科学家们需要Alice和Bob在处理器之间创建一个纠缠态。之后,科学家们让Bob与Charlie创建了一个纠缠态,然后科学家们通过在处理器中进行特殊测量,Bob将纠缠原样发送出去,结果就是Alice和Charlie现在被“缠住了”。第二步是创建要远程传输的“信息”——量子位,科学家们让Charlie准备了这个量子信息。为了证明隐形传态一般有效,科学家们对不同的量子比特值重复了整个实验。第三步是让Charlie在它的量子处理器上和它一半的纠缠态(Alice有另一半)上用信息进行联合测量,这个事情只有在量子世界中才可能发生,通过这种测量,信息在Charlie这边消失,然后立即出现在Alice这边。听起来好像很简单,你可能会认为一切都完成了,事实上,量子比特在传输时已经加密,关键取决于Charlie的测量结果。因此Charlie将测量结果发送给Alice,之后Alice执行相关的量子操作来解密量子位。美国和荷兰科学家们表示,后续的研究将集中于逆转隐形传态协议的第一步和第二步。这意味着首先创建(或接收)要传送的量子位,然后才准备传送器进行传送,科学家们还计划在传送量子信息产生多纠缠的同时存储。