混合型量子网络实现信息可靠传送

包含两种量子节点的混合量子通信网络示意图。

照片来源:西班牙光子科学研究所

本报北京11月23日电(记者聂)22日，《自然》在线版发表了量子通信研究的一项里程碑式的成果。西班牙光子科学研究所(ICFO)的科学家利用两个完全不同的量子节点建立了混合量子通信网络，并成功实现了两个节点之间的光量子通信。新的研究首次证明，由不同量子节点组成的混合量子网络可以像相同的量子节点一样传输可靠的量子信息。

近年来，量子信息网络逐渐发展成为一种颠覆性技术，代表了一种完全不同的信息处理和交流方式。在传统的信息网络中，信息是用“0”和“1”编辑的。处理信息的节点是电路和芯片，信息载体是光脉冲。量子信息网络利用粒子纠缠形成的量子位来处理和存储量子信息。它的节点通常由不同的材料系统组成，如冷原子气体或掺杂固体。节点间信息传输的载体是单光子。

在多年的研究中，科学家们已经就单光子载流子的完美性能达成了共识，但是仍然不确定量子节点使用哪种物质来使系统性能更好。因此，有人建议通过结合两者的优点，用不同的节点形成混合量子网络。然而，作为信息载体，单个光子需要不断改变其波长和带宽，以便与不同的节点完美地接口信息。这一必要条件已经成为混合量子网络发展中的一个主要挑战。

ICFO物理学家休斯·雷德蒙特带领他的同事们克服了这个挑战。在他们创建的混合量子网络中，激光冷却的铷原子云被用作发送信息的量子节点，掺镨的晶体被用作接收信息的量子节点，并且单光子可以在任何时候转换波长，并且它们传输信息的波长甚至可以转换成与现有的C波段通信系统兼容的1552纳米。研究小组还验证了两个实验室之间的网络。结果，单光子载流子在2.5微秒内成功地将一个量子位的信息从铷原子云节点转移到另一个量子节点。

Redmant说，新的研究是混合量子网络的一个里程碑式的突破，它与现有的通信网络兼容，离未来的应用不远。

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