美国研究人员成功将编码成光粒子的信息传送到100公里光纤之外,打破了之前的距离25公里纪录。
这并不意味着物质被传送了,所以我们离传送人或物体还很远(对不起,大家),但这种类型的量子传送可以帮助极大地提高互联网连接的安全性和强度。
研究人员大约 20 年前首次提出量子隐形传态,它依赖于一种称为“量子隐形传态”的现象。量子纠缠,其中两个粒子密不可分地联系在一起,这意味着它们的状态只能通过彼此相反的状态来定义。
因为粒子在被测量之前没有定义的状态,这意味着一旦一个粒子被测量,它的状态就会被设置,这将立即改变其纠缠伙伴的状态,即使它们被分开距离很远,从而实现超快速的通信。
过去,研究人员已经成功地通过自由空间将光子编码的信息传送到比这更远的距离,但这次实验使用了光纤,这意味着他们的技术有可能用于利用现有基础设施创建量子互联网。
该实验本身有点难以解释,但值得庆幸的是,美国国家标准技术研究所的研究人员在这张易于理解的信息图中概述了他们的方法。
让我们进一步分解一下。 所发生的事情是,科学家们创造了两个纠缠光子,并将其中一个(“输出光子”)发送到 102 公里的光纤上。
然后,他们通过将另一个纠缠的“辅助光子”从他们已经知道其状态的光子上弹回来确定其状态。 在这种情况下,光子的“状态”是指它们是“早”还是“晚”撞击探测器——时间范围仅相隔 1 纳秒。
一旦他们计算出辅助光子的状态,他们就知道输出光子的状态,并使用另一端的探测器来确认这一点。
这不是一个新的实验装置,但不同的是,这些探测器是由该团队专门制造的,用于拾取单个光子,使他们能够比以前更远地发送信息。
“只有大约 1% 的光子能够穿过 100 公里的光纤,”研究人员之一马蒂·史蒂文斯 (Marty Stevens) 说道。在新闻稿中说。 “如果没有这些新的探测器,我们永远不可能完成这个实验,它们可以测量这种极其微弱的信号。”
在此之前,研究人员会在光纤中丢失大量量子数据,以至于无法将信息发送超过 25 公里。
那么这一切对于我们在家玩耍意味着什么呢? 这种新的隐形传态技术可能会催生出一种称为量子中继器的设备。 这些就像我们目前在网络中使用的中继器,它接收信号,然后在更高的级别重新传输它,使我们的信息在全世界传播。
量子中继器可以做同样的事情,但是有了量子信息,它们有可能将覆盖范围扩大到足以构建整个“量子互联网”,这将比我们今天依赖的网络更快、更高效、更安全。
虽然我们距离构建一个由纠缠光粒子组成的整个网络还有很长的路要走,但它很好地展示了其潜力。
结果已发表在期刊上光学。