新突破!量子世界之谜,多节点量子网络研究的新发现

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在网络设计中,转向三节点系统是 858 一个量子跃迁。

研究建立的 1556 网络,使用一个复杂激光系统。

新突破!量子世界之谜,多节点量子网络研究的新发现

通过创造世界第一的 1610 多节点量子网络,科学家们向量子互联网迈出了 1475 一步。

昆士兰科技研究中心的 461 研究人员在系统中是 679 由三个量子节点纠缠组成。通过量子力学的 63 支配亚原子的 656 幽灵定律,这是 257 第一次超过两个量子比特,而不是 837 多个量子比特,在量子计算中这样做计算,已作为“节点”连接在一起,或网络端点。

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研究人员预计,首批量子网络将解锁大量的 1122 无法执行的 1422 计算应用程序。通过现有的 566 经典设备,例如,更快的 623 计算速度和改进的 211 阴极射线照相术。

“它将允许我 928 们连接量子计算机以进行更多计算,创造不可屏蔽的 1228 网络,并连接原子钟和望远镜和前所未有的 131 协调水平”马蒂奥·蓬皮利说。昆士兰科技研究团队成员在荷兰代尔夫特理工大学创建了 1399 网络,并告诉现场科学。“有很多应用程序我 1509 们真的 523 无法预见,例如可以根据算法去创建一个将以安全的 216 方式进行选举”。

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传统的 552 计算机位在大致相同的 857 方式上是 153 数字信息的 197 基本单位,量子比特是 534 量子信息的 1242 基本单位,就像钻头一样,量子比特可以是 1232 一个一也以是 810 一个零,在两个状态中表示两种可能。但这正是 1096 相似之处的 1455 终结,多亏了 938 量子世界的 103 奇异定律,量子比特可以存在于一和零态的 7 超级位置,直到测量的 403 那一刻,当他 1103 随机塌陷为一或零时,这种奇怪的 149 行为是 918 量子计算机威力的 1155 关键,因为它允许一个量子位同时执行多个计算。

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将这些量子比特连接成量子网络的 1302 最大挑战是 202 建立和维持一个称为纠缠的 505 过程,或者阿尔伯特爱因斯坦所说的 220 鬼魅般的 1112 超距作用。这是 1388 两个量子比特为遇合的 633 时候,连其属性,以便任何更改在一个粒子中会引其另一个粒子的 484 变化,即使他 626 们相隔很远。

1037 可以用很多方式纠缠粒子节点。但有一种常见的 209 方法直致通过首先纠缠静止的 178 量子比特(形成网络节点)使用光子,或者轻粒子。在相互发散光子之前,当他 1596 们相遇时,这两个光子也会纠缠在一起充了 299 纠缠里子比特,这将绑定两个固定的 990 被一段距离隔开的 759 节点。对其中一个的 345 任何更改都会通过对另一个的 1209 及时更改来反应。

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“鬼魅般的 799 超巨作用”让科学家们通过改变粒子远处纠缠伙伴的 415 状态来改变粒子的 466 状态。跨越大差距有效传递信息,但要保持纠缠状态是 1015 一个艰巨的 11 任务,特别是 68 当纠缠系统总是 331 处于与外界相互作用的 17 风险中时和被称为退相干的 1111 过程破坏。

这意味着,首先,量子节点必须保持在极低的 650 温度内部称为低温恒温器的 1566 设备,以最大限度的 402 减少量子比特会干扰系统以外的 1502 东西的 1067 机会。第二,在他 1476 们被吸收或散射之前,纠缠中的 1062 光子不能传播很长的 513 距离——破坏两个节点之前发送的 1219 信号。

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蓬比利说 “ 这个问题与经典网络不同,你 1538 不能放大量子的 686 信号,如果你 1457 尝试复制量子比特你 578 就毁了 1100 原件”。提到物理学,“无克隆定理”声明不可能创建未知量子态的 156 相同副本。“这确实限制了 521 850 们可以将量子信息送到几万公里。”如果你 123 想去建立量子通信和世界另一边的 890 人,你 1503 在中中间需要中季继节点。

为了 789 解决这个问题,该团队创建了 1069 一个有三根杆子的 954 网络,其中光子基本“通过”量子比特的 339 纠缠,从一个外部节点到一个中间节点,中间节点有两个量子比特,另一个用来储存就餐态。一旦存储了 486 一个外部节点和中间节点之间的 1381 纠缠,中间模式用它的 300 备用量子比特纠缠另一个外部节点,所有这些就完成了 678 。中间节点纠缠两个量子比特,导致外部节点的 1470 量子比特变得纠缠。

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但是 597 ,在经典的 1448 “渡河迷题”上设计这种奇怪的 148 量子力学,是 150 研究人员遇到的 304 最小麻烦,是 1508 当然可以的 297 ,但在想法上不太棘手。制造纠缠的 1427 光子并以正确的 38 方式将他 1216 们射向节点,研究人员必须使用一个由镜子和激光组成的 1163 复杂系统。真正困难的 1361 部分是 1126 减少系统中令人讨厌的 536 噪音的 1238 技术挑战,以及确保用于产生光子的 1221 所有激光器都完全同步。蓬利来说“我 818 们正在讨论每一个节点有三到四个激光器,所以你 519 开始有十台激光器和三台低温恒温器都需要同步工作,以及所有的 1463 电子和同步。”

三节点系统特别有用,因为记忆量子位允许研究人员建立纠缠跨网络逐节点,而不是 308 做这一切更苛刻的 1597 要求,这些很快可以完成信息通过网络传播。

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研究人员在他 895 们的 662 新网络中的 1129 下一步就是 1246 尝试这些信息随着网络计算能力的 1541 重要组成部分不断提高,这样他 272 们就可以像普通计算机网络一样工作。所有这些都将决定新量子网络的 1580 规模。

87 们还想看看他 1178 们的 171 系统是 1423 否允许他 753 们建立纠缠在德尔夫和海牙之间,大约六英里到十公里的 69 两个荷兰城市。蓬利莱说“目前,我 1490 们所有的 1454 节点都彼此之间的 673 距离都在十的 1303 二十米范围之内(三十二到六十六英尺)”。

如果你 377 想要有用的 754 东西,你 515 需要走几公里,这将是 10 第一次,我 670 们在远距离之间建立联系。

BY: 1084 Ben Turner

FY: 583 李旗欣

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