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兩個(gè)相距遙遠的陌生人不約而同地想做同一件事，好像有一根無(wú)形的線(xiàn)繩牽著(zhù)他們，這種神奇現象可謂“心靈感應”。物理學(xué)家正在利用量子力學(xué)中的類(lèi)似現象“量子糾纏”打造量子互聯(lián)網(wǎng)。據物理學(xué)家組織網(wǎng)4月12日（北京時(shí)間）報道，德國馬克斯•普朗克量子光學(xué)研究所科學(xué)家實(shí)現了世界上第一個(gè)基于眾多單個(gè)原子和光子的初級量子網(wǎng)絡(luò )。 量子糾纏描述的是兩個(gè)微觀(guān)粒子無(wú)論相隔多遠，只要彼此處于量子糾纏，通過(guò)改變一個(gè)粒子的量子狀態(tài)，就可以使另一個(gè)粒子狀態(tài)也發(fā)生改變�？茖W(xué)家預測，利用這種特性建立的量子網(wǎng)絡(luò )比現在的互聯(lián)網(wǎng)要快千萬(wàn)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(xué)研究所主任、量子動(dòng)力學(xué)部門(mén)負責人格哈德教授說(shuō)，這個(gè)初級量子網(wǎng)絡(luò )由兩個(gè)耦合的單原子節點(diǎn)構成，通過(guò)連續的單光子交換來(lái)傳遞量子信息。這種量子網(wǎng)絡(luò )的構建方式提供了一個(gè)清晰的可擴展視角，因此大有發(fā)展前景。 研究人員通過(guò)調整激光束將原子捕獲在光學(xué)腔中，并實(shí)現了對被困原子發(fā)射單光子的控制。他們證明了這種單原子腔系統是一個(gè)在單光子中存儲信息編碼的完美接口，信息經(jīng)過(guò)一定的儲存時(shí)間后，可被傳遞到第二個(gè)單光子。 
圖為 初級量子網(wǎng)絡(luò ) 這兩個(gè)各自代表網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的系統通過(guò)一個(gè)60米長(cháng)的光纖相連，被安裝在相隔21米的兩個(gè)實(shí)驗室中。為實(shí)現兩個(gè)節點(diǎn)之間的量子糾纏，研究人員利用激光讓位于A(yíng)節點(diǎn)的原子發(fā)射一個(gè)光子，其量子態(tài)會(huì )映入光子的偏振態(tài)。光子通過(guò)光纖抵達B節點(diǎn)并被吸收，量子態(tài)就會(huì )轉移到位于B節點(diǎn)的原子。原子的量子態(tài)可很容易通過(guò)單光子的偏振態(tài)讀出，多個(gè)原子腔節點(diǎn)便可構成一個(gè)規�；牧孔酉到y。 這是第一次將兩個(gè)這樣的系統連接，并在它們之間進(jìn)行量子信息高效率和高保真的交換，也是科學(xué)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。 研究人員稱(chēng)：“我們已經(jīng)實(shí)現了第一個(gè)量子網(wǎng)絡(luò )原型，在節點(diǎn)之間完成了量子信息的可逆交換。此外，還可以在兩個(gè)節點(diǎn)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(gè)系統的糾纏，本身就是一個(gè)迷人的現象。未來(lái)人們通過(guò)它不僅可以進(jìn)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(shí)現成為可能�！� 來(lái)源：科技日報 |
