一種“按需”生成量子糾纏連接的新技術(shù)

據(jù)悉，隨著近年來(lái)越來(lái)越多的敏感數(shù)據(jù)被共享或被盜取，人們迫切需要更安全的連接。答案可能是一個(gè)量子互聯(lián)網(wǎng)，信息幾乎是瞬間在量子糾纏的節(jié)點(diǎn)之間傳遞，因此在物理上是無(wú)法入侵的，因?yàn)槿魏挝唇?jīng)授權(quán)的觀察數(shù)據(jù)都會(huì)擾亂它。代爾夫特理工大學(xué)的研究人員現(xiàn)在通過(guò)開(kāi)發(fā)一種“按需”生成量子糾纏連接的新技術(shù)克服了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要障礙。

量子糾纏是一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，兩個(gè)粒子交織在一起，通過(guò)觀察一個(gè)粒子的狀態(tài)，你可以準(zhǔn)確地推斷出另一個(gè)粒子的狀態(tài)，而不管它們之間有多大的距離。這種通訊是有效的，但它似乎違反了經(jīng)典物理學(xué)的基本定律 - 即信息傳播不能比光速快。愛(ài)因斯坦本人曾將其描述為“遙遠(yuǎn)的幽靈行動(dòng)”，并對(duì)此深表懷疑。

然而這種現(xiàn)象已經(jīng)在一次又一次的實(shí)驗(yàn)中得到證明，科學(xué)家們開(kāi)始利用這種超快速、超安全的通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象。去年，“墨子號(hào)”衛(wèi)星打破了量子糾纏的距離記錄，信息傳輸?shù)?,200公里（746英里）。今年早些時(shí)候科學(xué)家使用“墨子號(hào)”衛(wèi)星在中國(guó)和奧地利之間發(fā)送量子加密數(shù)據(jù)。

為了構(gòu)建一個(gè)實(shí)際的量子互聯(lián)網(wǎng)，兩個(gè)粒子之間的糾纏需要快速生成并持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間以將信息傳遞到第三個(gè)節(jié)點(diǎn)。在這項(xiàng)新研究中，代爾夫特理工大學(xué)的研究人員表示，他們終于設(shè)法按需“創(chuàng)造量子連接”。

多年來(lái)該團(tuán)隊(duì)取得了多項(xiàng)進(jìn)展。2014年，他們第一次能夠在房間內(nèi)傳輸信息，第二年這段距離已經(jīng)擴(kuò)展到1.3公里（0.8英里）。但穩(wěn)定性和長(zhǎng)期性仍然是個(gè)問(wèn)題。

“在2015年，我們?cè)O(shè)法每小時(shí)建立一個(gè)連接，而連接只保持幾分之一秒有效，”該項(xiàng)目的首席研究員 Ronald Hanson表示?！耙虼瞬豢赡軐⒌谌齻€(gè)節(jié)點(diǎn)添加到網(wǎng)絡(luò)，更不用說(shuō)多個(gè)節(jié)點(diǎn)了?！?/p>

在這項(xiàng)新研究中，研究人員能夠?qū)⑦@個(gè)比例提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這些連接仍然只持續(xù)了幾分之一秒，但并不僅僅是每小時(shí)能夠建立一次，團(tuán)隊(duì)每秒能夠創(chuàng)造40次。最重要的是，在最初的連接丟失之前，這給了信息時(shí)間以移動(dòng)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。為了達(dá)到這個(gè)結(jié)果，研究人員使用了一種新方法來(lái)纏住兩個(gè)電子，并保持2米（6.6英尺）的距離。他們還開(kāi)發(fā)了一種新的方法來(lái)保護(hù)糾纏，因?yàn)槿魏瓮獠扛蓴_都可能影響結(jié)果。

該系統(tǒng)現(xiàn)在顯然總是可以根據(jù)需求進(jìn)行“糾纏”，該團(tuán)隊(duì)表示，這要?dú)w功于過(guò)程中添加的智能質(zhì)量檢查。未來(lái)，研究人員計(jì)劃將技術(shù)擴(kuò)展到創(chuàng)建具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的量子網(wǎng)絡(luò)。

“就像現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)一樣，我們總是想上網(wǎng)，系統(tǒng)必須糾纏于每個(gè)請(qǐng)求，”Hanson表示。“到2020年，我們希望通過(guò)量子糾纏連接荷蘭的四個(gè)城市，這將是世界上第一個(gè)量子互聯(lián)網(wǎng)?！?/p>