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多國建構城市量子網絡!網際網路敏感資訊将牢不可破

作者:金投網

最新消息顯示,幾乎不可破解的量子網際網路服務正在接近現實,因為中國、美國和荷蘭的研究團隊幾乎同時獨立取得了突破。

同行評議雜志《自然》周三發表了其中兩項研究,稱在三個實際城市進行的實驗是迄今為止最先進的量子網際網路技術示範。每個團隊都使用數十公裡長的光纖在城市環境中建立一個網絡,該網絡基于糾纏的量子現象,使一對分離的光子在時間和空間上能保持緊密的聯系。

利用糾纏的能力被視為邁向量子網際網路的重要一步,它可以使任何兩個使用者建立幾乎牢不可破的加密密鑰來保護敏感資訊。

多國建構城市量子網絡!網際網路敏感資訊将牢不可破

由中國“量子之父”潘建偉上司的中國研究人員将這一成就描述為向更大規模實驗過渡的“關鍵裡程碑”。荷蘭代爾夫特理工大學的實體學家漢森是這篇論文的第一作者,他說:“這一步現在已經真正走出了實驗室,進入了實際應用。”

由實體學家盧金上司的哈佛大學研究小組表示,實作實用的遠距離量子通信的“關鍵挑戰”是“涉及通過光纖基礎設施連接配接的量子存儲節點之間的強大糾纏”。

美國研究人員表示,每個節點都包含量子比特(計算機比特的量子版本),由0或1表示的基本資訊機關,也可以以第三種組合狀态存在——它們通過“光子通道”進行通信。

雖然每個團隊都通過使用光纖電纜在接收節點裝置之間建立安全連接配接來展示量子糾纏,但方法卻不同。

美國研究人員利用35公裡長的光纖環路連接配接了位于馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學實驗室并排放置的兩個節點,該光纖環路延伸至波士頓。

中國團隊在合肥周圍的三角形網絡中設定了三個節點——Alice、Bob 和 Charlie,中間有一個中央伺服器實驗室,它們之間的距離約為10公裡。

在荷蘭,從代爾夫特到海牙共鋪設了25公裡的光纖,用中間的伺服器連接配接兩個節點。

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根據論文,潘和他的研究人員實施了一個單光子方案,使用铷原子集合中編碼的量子比特,從每個節點發送一個光子到伺服器進行糾纏。中國研究人員表示,如果兩個光子精确地同時到達伺服器,就會達到糾纏态。

潘建偉表示,他的團隊希望在2020年之前,利用大約10個節點,在1000公裡長的光纖上建立糾纏。

美國研究小組沒有依賴于原子集合,而是使用了金剛石裝置,用矽原子代替了碳原子。盧金說:“我們約等于把兩台小型量子計算機糾纏在了一起。”

在美國的實驗中,單個光子被發送到第一個節點,在那裡它與矽原子糾纏,由于光已經與第一個節點糾纏在一起,它可将這種糾纏轉移到第二個節點。

荷蘭研究人員采用了與美國同行類似的方法,将氮原子嵌入鑽石晶體中。

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《自然》雜志指出,中國和荷蘭的方法依賴于光子到達中央伺服器的極其精确的時間,需要一定程度的微調,而美國研究人員的方法則不需要。

不過中國科技大學的一份報告稱,中國研究人員的方法比美國同行實作了“兩個數量級”的糾纏效率。

展示城市節點之間的糾纏是一項重大成就。奧地利因斯布魯克大學的實體學家諾瑟普表示:“這些實驗是迄今為止最先進的示範,證明了開發量子網際網路所需的技術。”

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