光—物质量子纠缠实现50公里光纤传输

近日，奥地利科学家建构了物质和光之间量子纠结传输距离的新纪录——首次用光缆将量子纠结传输了50公里，比以前的数字高达两个数量级，可用作建构简单的城际量子互联网。量子互联网未来将会获取意味著防窃听的通信和强劲的分布式传感器网络。然而，由于量子信息无法拷贝，因此不有可能通过传统网络发送到这些信息，量子信息必需由量子粒子传输，为此必须类似的模块。这也是实验物理学家本·兰宁仍然以来的研究目标，他所在的因斯布鲁克大学以及奥地利科学院量子光学和量子信息研究所团队，从一个受困在离子阱中的钙原子开始实验。

他们利用激光束，将量子态写出在离子上，同时唤起它升空出有一个光子，量子信息被存储在光子内。因此，钙原子与光粒子的量子态纠结在一起。

但挑战在于如何通过光缆传输光子。兰宁说道：“钙离子收到的光子的波长为854纳米，不会迅速被光纤吸取。”因此，他们让光粒子再行通过一个由强劲激光太阳光的非线性晶体，这一方法让光子的波长被切换到合适长距离前进的最佳值：当前电信标准波长1550纳米，然后，他们让这个光子通过了一条50公里宽的光纤。结果表明，即使经过波长切换和这段漫长的旅程，原子和光粒子依然纠结在一起。

接下来，兰宁团队证明，他们的方法未来将会使距离100公里甚至很远的离子再次发生纠结。两个节点分别向一个距离50公里的交叉点发送到一个纠结的光子，在交叉点那里，光粒子被测量，这种测量不会使光粒子丧失与离子的纠结，离子反过来不会纠结光粒子。有了100公里的节点间距，人们设想在未来几年创建世界上第一个城际光—物质量子网络。

例如，有可能只需几个由受困离子构成的系统，就可在因斯布鲁克和维也纳之间创建量子互联网。

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