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研究成功建立首个基于量子纠缠的多点量子网络

2021年04月22日 4:02 PDF版 分享转发

4月16日发表于《科学》(Science)期刊的研究建立了世界上第一个多点量子网络,连接三个量子处理器。更重要的是,研究组第一次展示了量子网络内如何让不同网络协议合作传输数据。

在过去十年里,科学家致力于构建量子网络的第一步——把两个量子处理器进行连接。现在,这份研究开始迈向下一步——建立多点连接。

这份研究同时采用了物理连接和基于的无接触连接,并成功的展示将两种协议结合运作。研究者表示,这是将来连接更多类型的协议、扩大量子网络规模的重要基础。

网络协议就是网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定。接入网络的每个成员都遵循这样的约定,才能正确传递信息。网络发展过程中,为不同用途发展了很多协议,因此协议之间也要有沟通的原则,让它们统一运作。

代尔夫特(Delft University of Technology)引领的这份研究,第一次展示了一个多点连接的量子网络。这个网络内有三个量子处理器,也称为三个节点,位于同一栋大楼内。中间节点叫做Bob,另外两个节点分别叫做Alice和Charlie。Bob与Alice,Bob与Charlie之间都使用物理连接,并让所有节点之间也建立基于量子纠缠的连接。量子纠缠是两个粒子隔空形成密切联系、达到同步的一种神奇的物理现象。

Bob配有额外一个量子比特,用于记录网络连接状态。在Bob与Alice,Bob与Charlie分别建立连接后,他们尝试的一种方法是,在Bob上进行一系列量子运算把这些连接转换成Alice与Charlie之间的连接。他们还尝试了另一种方法,通过Bob上进行的一系列量子运算,让三个节点之间形成量子纠缠连接。

研究称这个概念性展示的重大突破在于,建立了一套带有“标志”信号的协议,为将来大规模量子网络内不同类型协议之间的沟通建立基础。

研究组成员之一赫尔曼斯(Sophie Hermans)说:“连接建立后,我们能够保存纠缠状态,保护它们免受噪音干扰。这意味着,从原则上说,我们可以将这些状态用于量子密钥分配、或其它的量子协议。”

这项研究的负责人汉森(Ronald Hanson)说,这份研究展示的第一个基于量子纠缠的多点网络,为开发量子网络硬件、软件和各种传输协议提供了测试平台。◇

来源:大纪元记者高文森编译报导

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