科學家們正在逐步接近實現超安全、超高速的量子互聯網：他們現在已經能夠將高保真量子信息“傳送”到44公里（27英里）之外。數據保真度和傳輸距離對于構建一個真正的、有效的量子互聯網來說都是至關重要的，在這兩個領域中的任何一個領域取得進展，對于構建我們下一代通信網絡的人來說都是值得慶祝的。

在這種情況下，該團隊的量子信息達到了大于90%的保真度（數據準確度）水平，以及通過類似于構成我們現有互聯網骨干的廣泛光纖網絡發送信息。

“我們對這些結果感到興奮，”來自位于加州理工學院（Caltech）的費米實驗室粒子物理和加速器實驗室的物理學家Panagiotis Spentzouris說。

“這是在建立一種將重新定義我們如何進行全球通信的技術的道路上的一項關鍵成就。”

量子互聯網技術使用的是qubits；未被測量的粒子，它們像旋轉的骰子一樣保持懸浮在混合的可能狀態中，尚未沉淀。

彼此引入的qubits的身份會以一種‘糾纏’的方式變得明顯，一旦它們最終被測量。將這些糾纏在一起的qubits想象成一對骰子--雖然每一個都可以落在任何數字上，但無論相隔多遠，它們都保證會加到7。一個位置的數據會立即反映出另一個位置的數據。

通過巧妙地安排糾纏三個夸比特，可以通過它們相互糾纏的伙伴，迫使一個粒子的狀態采用另一個粒子的 “擲骰子”。在量子領域，這就好比把一個粒子變成另一個粒子，一眨眼就把它的身份傳送到遠方。

不過，糾纏仍然需要在一開始就建立起來，然后在通過光纖（或衛星）將夸比特發送到最終目的地時保持。

然而，量子信息的不穩定、微妙的性質使得將糾纏光子長距離傳送而不產生干擾變得非常棘手。更長的光纖僅僅意味著更多的噪聲干擾糾纏態的機會。

總的來說，用于引導每個立方體的光纖長度加起來有44公里，為我們可以發送糾纏態量子并仍然成功使用它們傳送量子信息的距離設定了新的限制。

此前從未有人演示過在如此長的距離上以如此高的精度工作，它使一個城市規模的量子網絡更接近現實--盡管要實現這一點還有多年的工作要做。

“通過這次演示，我們開始為芝加哥地區的城市量子網絡的建設打下基礎。”Spenzouris說。

量子糾纏和數據遠程傳輸是一門復雜的科學，甚至連專家們都沒有完全理解它最終如何在量子網絡中使用。不過我們得到的每一個這樣的概念證明，都讓我們離實現這樣的網絡更近了一些。

除了有望在速度和計算能力上有巨大的提升，量子網絡還將是非常安全的--任何黑客嘗試都會像破壞一整把鎖一樣。至少目前，科學家們認為量子互聯網絡將作為經典互聯網的專業擴展，而不是完全替代。

研究人員正在從各種不同的角度解決量子互聯網問題，這也是為什么你會看到研究中提到的各種距離--他們并不是都在測量相同的技術，使用相同的設備，測試相同的標準。

這項研究的特殊之處在于量子糾纏傳送的精度和距離，以及所使用的‘現成’設備--理論上，利用我們已經有的硬件來擴展這項技術應該是比較容易的。

“我們非常自豪地在可持續、高性能和可擴展的量子傳送系統上取得了這個里程碑，”來自加州理工學院的物理學家Maria Spiropulu說。

“隨著我們預計在2021年第二季度完成的系統升級，結果將進一步提高。”

該研究已發表在PRX量子雜志上。
責編AJX