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物理学家将量子记忆链接到有史以来最长的距离

量子计算机的抽象图像
图片:©Shutterstock)

中国的一个科学家团队已将超过30英里(50公里)光缆的量子记忆联系起来,比以前的记录高出40倍以上。科学家们说,这一壮举是迈向防黑客互联网的重要一步。

我们今天使用的互联网确实是一项革命性的发明。它通过信息将世界联系在一起,使我们能够分享数百万只可爱而可爱的猫的照片。但是,互联网上也充满了黑客试图拦截重要或敏感信息的信息。为了反击,物理学家在Schr的帮助下提出了解决方案ö丁格猫(Dinger's cat)是著名的假想死活猫科动物,意在揭示亚原子粒子的怪异本质。

该提议的解决方案是由奇异世界统治的新互联网 量子力学 。这样的互联网有一天可能成为安全发送,接收和存储数据的标准。 

有关: 18倍的量子粒子让我们震惊

在古典计算世界中,信息是用值为0或1的位表示的。量子互联网,如量子计算机,将利用量子力学的基本特性之一,即叠加原理。物理学家Erwin Schr著名地描述了这一原理ö丁格在盒子里的猫的悖论既死又活。量子计算机使用量子位或“量子位”,它们可以以重叠状态存在,在这种状态下,它们同时具有1和0的值。量子位以不确定状态存在,直到观察者对其进行测量,将其压缩为0或1的确定状态。 

如果将两个或更多的量子位配对在一起,它们就会纠缠在一起。量子纠缠是两个或多个粒子之间的空灵连接,因此对一个粒子执行的任何操作都会立即影响另一个粒子,而无论它们之间有多远。 艾尔伯特爱因斯坦 众所周知,这种现象是“远距离的怪异动作”。量子互联网的真正魔力将始于使用纠缠的粒子(也称为量子隐形传态)发送信息时。

合肥中国科学技术大学物理学教授潘建伟说:“量子隐形传态是一种将未知量子态从一个粒子转移到另一个位置的方法,而无需发送原始粒子本身。”和该研究的共同作者, 国家科学评论.

由于纠缠的量子位并未以任何形状或形式物理链接在一起,因此无法拦截它们之间的通信。 

潘和他的团队已经证明了光粒子或光子在长距离穿越空旷空间中的纠缠。 2017年,他的团队使用名为Micius的绕地球轨道的卫星中继器纠缠了两个相距746英里(1200公里)的光子。 

实际上,纠缠是一项挑剔的工作。最小的干扰(例如温度变化或振动)会破坏纠缠的粒子之间的联系,从而破坏其共享状态。为了实现真正的量子互联网,物理学家将需要寻求所谓的量子记忆的帮助。

“量子记忆是一种存储量子信息的设备。[它需要存储两个状态的叠加。”中国科学技术大学合肥的包晓辉是该科学的合著者。学习时,告诉Live Science。

量子记忆

在这项研究中,于2月12日发表在该杂志上 性质 Pan和他的同事成功地将量子记忆纠缠在50公里的光缆上。以前的记忆分离记录为0.8英里(1.3公里)。 

在新研究的实验中,量子记忆是激光冷却的整体 鲍说,原子被困在真空中。该团队使用光子读取和写入1亿个被困原子的云。光子被用来将原子激发到更高的能量状态,设置研究人员希望纠缠的量子位,并产生一个纠缠的光子,沿着光缆发送。然后,研究人员需要改变光子的频率,以免光子在实验室缠绕的50 km光缆中丢失。最终,光子可以在通过电缆的过程中被发送,从而成功纠缠第二量子存储器。

尽管实现了存储器之间的量子纠缠,但该团队尚未在两个节点之间执行信息的量子远传。研究人员说,他们希望这项工作将为创建量子中继站网铺平道路,该站点将纠缠的通信扩展到更长的距离,并最终发展成大规模的量子网络。

最初发表于 世界科学 . 

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1条评论 论坛评论
  • ecp_amf 2020年3月7日16:31
    我在1999年以2项专利发表了这一概念。转到文档底部。

    //drive.google.com/open?id=1UPsr5aHTLEcBiTAwDDdsENIuVw5fBiVq&fbclid=IwAR32RJxXUIEzuFJ27lwUpcxBHYkdc3KCT6kcrfSpSqAtj6p_qC8dEor3u-w
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