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研究成功建立首个基于量子纠缠的多点量子网络

4月16日发表于《科学》(Science)期刊的研究建立了世界上第一个多点量子网络,连接三个量子处理器。更重要的是,研究组第一次展示了量子网络内如何让不同网络协议合作传输数据。研究成功建立首个基于量子纠缠的多点量子网络在过去十年里,科学家致力于构建量子网络的第一步——把两个量子处理器进行连接。现在,这份研究开始迈向下一步——建立多点连接。这份研究同时采用了物理连接和基于量子纠缠的无接触连接,并成功的展示将两种协议结合运作。研究者表示,这是将来连接更多类型的协议、扩大量子网络规模的重要基础。网络协议就是计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定。接入网络的每个成员都遵循这样的约定,才能正确传递信息。网络发展过程中,科学家为不同用途发展了很多协议,因此协议之间也要有沟通的原则,让它们统一运作。研究成功建立首个基于量子纠缠的多点量子网络荷兰代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)引领的这份研究,第一次展示了一个多点连接的量子网络。这个网络内有三个量子处理器,也称为三个节点,位于同一栋大楼内。中间节点叫做Bob,另外两个节点分别叫做Alice和Charlie。Bob与Alice,Bob与Charlie之间都使用物理连接,并让所有节点之间也建立基于量子纠缠的连接。量子纠缠是两个粒子隔空形成密切联系、达到同步的一种神奇的物理现象。Bob配有额外一个量子比特,用于记录网络连接状态。在Bob与Alice,Bob与Charlie分别建立连接后,他们尝试的一种方法是,在Bob上进行一系列量子运算把这些连接转换成Alice与Charlie之间的连接。他们还尝试了另一种方法,通过Bob上进行的一系列量子运算,让三个节点之间形成量子纠缠连接。研究称这个概念性展示的重大突破在于,建立了一套带有“标志”信号的协议,为将来大规模量子网络内不同类型协议之间的沟通建立基础。研究成功建立首个基于量子纠缠的多点量子网络研究组成员之一赫尔曼斯(Sophie Hermans)说:“连接建立后,我们能够保存纠缠状态,保护它们免受噪音干扰。这意味着,从原则上说,我们可以将这些状态用于量子密钥分配、量子计算或其它的量子协议。”这项研究的负责人汉森(Ronald Hanson)说,这份研究展示的第一个基于量子纠缠的多点网络,为开发量子网络硬件、软件和各种传输协议提供了测试平台。

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