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科技日報北京5月15日電 （記者張夢(mèng)然）美國哈佛大學(xué)物理學(xué)家演示了突破性城域量子計算機網(wǎng)絡(luò )。他們使用波士頓地區現有的電信光纖，展示了在兩個(gè)量子存儲節點(diǎn)之間，迄今最長(cháng)的光纖距離?？梢园阉胂蟪葾點(diǎn)和B點(diǎn)之間的一個(gè)簡(jiǎn)單、封閉的互聯(lián)網(wǎng)，它攜帶的信號不像現有的互聯(lián)網(wǎng)那樣由經(jīng)典比特編碼，而是由完全安全的單個(gè)光粒子編碼的。該成果發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。
團隊通過(guò)將兩個(gè)量子存儲節點(diǎn)糾纏在一起，建立了第一個(gè)量子互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)用結構。這兩個(gè)量子存儲節點(diǎn)由光纖鏈路分開(kāi)，部署在穿過(guò)劍橋、薩默維爾、沃特敦和波士頓的大約35公里的環(huán)路上。
每個(gè)節點(diǎn)都是一個(gè)非常小的量子計算機，由金剛石制成。其原子結構中有一個(gè)缺陷，稱(chēng)為硅空位中心。在金剛石內部，比人類(lèi)頭發(fā)絲寬度的百分之一還小的雕刻結構增強了硅空位中心與光之間的相互作用。
硅空位中心包含兩個(gè)量子比特：一個(gè)以電子自旋的形式用于通信，另一個(gè)以壽命較長(cháng)的核自旋形式來(lái)存儲糾纏。兩種自旋都可通過(guò)微波脈沖完全控制。這些金剛石設備只有幾毫米見(jiàn)方，安裝在制冷裝置內，溫度達-272.78℃。
使用硅空位中心作為單光子量子存儲器件的技術(shù)，解決了量子互聯(lián)網(wǎng)中的一個(gè)主要問(wèn)題：信號丟失?；诠杩瘴恢行牡木W(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)可捕獲、存儲和糾纏量子信息位，同時(shí)可糾正信號丟失。將節點(diǎn)冷卻到接近絕對零度后，光通過(guò)第一個(gè)節點(diǎn)發(fā)送，并且由于原子結構的性質(zhì)，與該節點(diǎn)糾纏在一起。由于光已經(jīng)與第一個(gè)節點(diǎn)糾纏在一起，它可將這種糾纏轉移到第二個(gè)節點(diǎn)，這被稱(chēng)為光子介導的糾纏傳遞。
研究人員已將他們的演示網(wǎng)絡(luò )安裝在現有光纖上，這表明，創(chuàng )建具有類(lèi)似網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路的量子互聯(lián)網(wǎng)是可能的。
過(guò)去已創(chuàng )建過(guò)其他量子網(wǎng)絡(luò )，但此次量子網(wǎng)絡(luò )是可存儲、處理和移動(dòng)信息的設備之間最長(cháng)的光纖網(wǎng)絡(luò )。本研究中的量子網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，可應用在非常繁忙的城市或其他現實(shí)世界環(huán)境中，是邁向量子計算機之間網(wǎng)絡(luò )的重要一步。但二節點(diǎn)量子網(wǎng)絡(luò )只是一個(gè)開(kāi)始，科學(xué)家還要努力通過(guò)添加節點(diǎn)和試驗更多網(wǎng)絡(luò )協(xié)議來(lái)擴展其網(wǎng)絡(luò )性能。
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