当今天互联网的先驱在1969年发布第一个信息时，笨重但功能强大的经典计算机已经存在了几十年。现在，物理学家正在设计一个全新的互联网的雏形，用于移动和操纵一种完全不同的信息类型:量子比特，或称“量子位”。这一次，他们不再等待相应的计算机首先出现。

现在，有两个研究小组已经展示了建立量子中继器这种网络主干网所必需的一系列技术。研究人员第一次成功地利用光粒子将两个相隔几十米的晶体结合成一个量子力学系统，并用一种简单的方式验证了这种联系。这些实验预示着未来，世界各地的机构都可以利用一种叫做“纠缠”的奇怪联系。

“这肯定是量子中继器应用的新一步，”法国索邦大学(Sorbonne University)物理学家朱利安·劳拉(Julien Laurat)说，198彩总代返点待遇是什么,198彩票总代带玩团队具体的点数日工资跟分红需要你去联系198彩票总代1号团队扣扣33287162，他没有参与这项研究。

在物质中储存光

量子信息技术的一个支柱是量子位，它是一个系统(就像粒子)，以两种被称为“叠加”的状态的组合存在。与传统比特(只能以0或1的形式存在)相比，量子位的丰富行为允许新的计算模式，这有点像六面骰子适用于不同的游戏，而不是双面硬币。

在最近的实验中，中国科学技术大学(USTC)和西班牙光子科学研究所(ICFO)的团队利用光子或光粒子创造了量子位。过去的实验经常在激光精确控制的气云中存储光子信息，但中国科大和ICFO的研究人员已经提出了一种新型的“固态”量子硬盘:玻璃晶体填充或“掺杂”稀土金属离子。在早期的实验中，离子取代了气体，198彩票总代理团队是1号代玩团队，教推广包建站时时彩技巧大全，高返点，业内良心平台。，而玻璃将它们固定在原位。

“你可以把我们掺杂的晶体想象成一团冻结的云，”参与其中一个实验的ICFO物理学家萨缪尔·格兰迪(Samuele Grandi)说。

当一个光子进入晶体时，它会碰撞到离子(研究人员已经仔细准备好对入射粒子作出反应)，并将其能量传递给它们。在那一刻，晶体持有光子的量子位并充当量子存储器，一种量子信息的存储设备。

一个令人毛骨悚然的连接

量子通信的第二个支柱是一种称为纠缠的虚无连接，在这种连接中，两个粒子或一组粒子作为一个系统，即使它们相隔很远。这一现象位于量子互联网的核心，就像光纤电缆和无线电波连接古典计算机一样束缚着量子设备。量子网络可以延伸到纠缠量子记忆的范围，再也不能延伸了。

问题在于，与硬盘上的比特不同，量子力学的铁定规则禁止在量子存储器中复制和传递量子位元(这一特性有助于使量子信息在理论上免受黑客攻击)。为了克服这个障碍，研究人员设想将量子记忆与重复器连接起来。例如，有一天要把波士顿和华盛顿特区的记忆纠缠在一起，我们可以把波士顿的记忆和纽约的中继器中的记忆纠缠在一起，把纽约的中继器和华盛顿特区的记忆纠缠在一起。

葛兰迪和他的合作者已经在这方面迈出了重要的一步。他们的设备由两个类似激光的设备开始，每边一个，其中任何一个都可以产生一对纠缠光子。即使是第一步也是一个挑战，因为每台设备只有千分之一的机会做到这一点。

但随着时间的推移，一个设备最终会发射出双光子。一个光子直接进入相应的量子存储器(掺杂的玻璃)，另一个光子通过光纤电缆传输。在两个设备(以及它们的存储器)中间，光子会进入分束器——一种能让光子通过一半时间的材料。

这就是量子魔法发生的地方。当格兰迪和他的合作者看到一个光子从分束器中弹出时，他们不知道它是从右边还是左边来的。因此，它们不知道同伴光子是在右边的记忆里还是在左边的记忆里。量子力学给这种不确定性带来了深远的影响。由于被储存的光子可以驻留在右存储器或左存储器中，它必须以右存储器和左存储器的叠加形式存在， 198彩娱乐注册网址就在这里，官方注册才安全有198彩注册保障。欢迎联系总代理索取注册优惠相关信息。，在两个存储器中存在和不存在，以一种将两个晶体纠缠在一起的方式。

“事实上，你不知道它是从哪来的，”葛兰迪说，“这就是记忆之间产生纠缠的原因，这些记忆现在持有一个光子。”

成功后，该小组的设备将一个光子存储在相邻实验室相距10米(33英尺)的两个纠缠记忆之间——量子教科书中经常描述这种结果，但在现实世界中却很少出现。

“这对我来说是难以置信的，”葛兰迪告诉趣味科学网站。“你知道它有效，但当你看到它时，这真的是违反直觉的。”

最重要的是，该团队可以很容易地证实这种超现实的联系。从分束器中产生的光子意味着记忆被纠缠。研究人员称这种粒子为预示光子，因为它“预示”了纠缠。其他物理学家之前也有过各种类型的量子存储器纠缠，但ICFO和中国科大的实验是第一个用这种明确的纠缠信号来纠缠晶体存储器的实验。

ICFO装置还使用了与光纤电缆相同波长的光，并证明了它们的记忆可以在同一时间进行多次纠缠尝试——这是向同时携带不同信息的量子网络迈出的一步。相比之下，中国科技大学的研究小组在两个光子之间实现了一种更直接有用的纠缠形式，尽管它们的连接寿命较短。该团队在6月2日发表在《自然》杂志上的两项研究中描述了他们的工作。

荷兰代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)的量子通信研究员罗纳德•汉森(Ronald Hanson)在一封电子邮件中告诉Live Science，这些结果“为构建未来量子中继器链的模块提供了关键的重要步骤”。“对于固态集成记忆领域的研究，这些技术极大地推动了技术的发展。”

前面还有很长的路要走

ICFO实验标志着物理学家Hugues de Riedmatten十年工作的高潮，他致力于开发创造这一预言联系所需的程序、材料和设备。葛兰迪和他在ICFO的同事达里奥·拉戈里维拉(Dario Lago-Rivera)也竭尽全力，将简陋的中继器组件与混乱的世界隔离开来。例如，如果来自建筑物的震动或热空气的冲击导致几米长的电缆被拉伸十几纳米，这种扰动就会破坏实验。

尽管取得了进展，但能可靠地在不同城市(更不用说大洲)间缠绕记忆的实用量子中继器仍需多年才能实现。ICFO的记忆只能在25微秒内记住它们的量子位，足够与3英里(5公里)外的另一个记忆纠缠在一起。这个挑剔的系统也是不可靠的，尝试将一个光子写入内存的成功率只有25%。

然而，研究人员对于如何改进他们的装置有各种各样的想法。在成功组合了如此多的量子元素的鼓舞下，他们相信他们正在沿着将纠缠和量子通信从邻近实验室延伸到邻近城市的道路前进。

“这是一个证明原则的起点，”葛兰迪说。我们只是想"看看是否一切正常"