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  • 科學家構建出世界上首個初級量子網(wǎng)絡

    作者:佚名 來源:物理學家組織網(wǎng) 時間:2012-04-13 10:28 閱讀:586 [投稿]
    德國馬克斯·普朗克量子光學研究所科學家實現(xiàn)了世界上第一個基于眾多單個原子和光子的初級量子網(wǎng)絡。

    據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道,德國馬克斯·普朗克量子光學研究所科學家實現(xiàn)了世界上第一個基于眾多單個原子和光子的初級量子網(wǎng)絡。

    量子糾纏描述的是兩個微觀粒子無論相隔多遠,只要彼此處于量子糾纏,通過改變一個粒子的量子狀態(tài),就可以使另一個粒子狀態(tài)也發(fā)生改變。科學家預測,利用這種特性建立的量子網(wǎng)絡比現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)要快千萬倍,而且要想破譯它的密碼非常困難。

    馬克斯·普朗克量子光學研究所主任、量子動力學部門負責人格哈德教授說,這個初級量子網(wǎng)絡由兩個耦合的單原子節(jié)點構成,通過連續(xù)的單光子交換來傳遞量子信息。這種量子網(wǎng)絡的構建方式提供了一個清晰的可擴展視角,因此大有發(fā)展前景。

    研究人員通過調(diào)整激光束將原子捕獲在光學腔中,并實現(xiàn)了對被困原子發(fā)射單光子的控制。他們證明了這種單原子腔系統(tǒng)是一個在單光子中存儲信息編碼的完美接口,信息經(jīng)過一定的儲存時間后,可被傳遞到第二個單光子。

    這兩個各自代表網(wǎng)絡節(jié)點的系統(tǒng)通過一個60米長的光纖相連,被安裝在相隔21米的兩個實驗室中。為實現(xiàn)兩個節(jié)點之間的量子糾纏,研究人員利用激光讓位于A節(jié)點的原子發(fā)射一個光子,其量子態(tài)會映入光子的偏振態(tài)。光子通過光纖抵達B節(jié)點并被吸收,量子態(tài)就會轉移到位于B節(jié)點的原子。原子的量子態(tài)可很容易通過單光子的偏振態(tài)讀出,多個原子腔節(jié)點便可構成一個規(guī);牧孔酉到y(tǒng)。

    這是第一次將兩個這樣的系統(tǒng)連接,并在它們之間進行量子信息高效率和高保真的交換,也是科學家第一次遠距離在大量分離的粒子之間創(chuàng)建量子糾纏,從而建立世界上最大的量子系統(tǒng)。

    研究人員稱:“我們已經(jīng)實現(xiàn)了第一個量子網(wǎng)絡原型,在節(jié)點之間完成了量子信息的可逆交換。此外,還可以在兩個節(jié)點之間產(chǎn)生遠程糾纏,并保持約100微秒,而這種糾纏的產(chǎn)生只需約1微秒。間隔很大距離的兩個系統(tǒng)的糾纏,本身就是一個迷人的現(xiàn)象。未來人們通過它不僅可以進行非常遠距離的量子信息溝通,而且還將使大型量子互聯(lián)網(wǎng)完全實現(xiàn)成為可能。”

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