為了遠(yuǎn)距離傳輸量子信息，需要量子中繼器來遠(yuǎn)距離分布糾纏。圖片來源：哈拉爾德·里奇/因斯布魯克大學(xué)

奧地利因斯布魯克大學(xué)量子物理學(xué)研究團(tuán)隊已成功構(gòu)建了一個用于電信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)波長的量子中繼器節(jié)點，并將量子信息傳輸數(shù)十公里。這個功能齊全的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是量子中繼器的核心部分，由兩個單一物質(zhì)系統(tǒng)組成，能夠以標(biāo)準(zhǔn)的光子產(chǎn)生糾纏電信網(wǎng)絡(luò)的頻率和糾纏交換操作。研究結(jié)果發(fā)表在新一期《物理評論快報》上。

量子網(wǎng)絡(luò)將量子處理器或量子傳感器相互連接起來。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間，量子信息由穿過光波導(dǎo)的光子交換。然而，在長距離上，光子丟失的可能性急劇增加。

量子信息不能簡單地被復(fù)制和放大，25年前，因斯布魯克大學(xué)研究團(tuán)隊提供了量子中繼器的藍(lán)圖。其擁有光物質(zhì)糾纏源和存儲器，以在獨立的網(wǎng)絡(luò)鏈路中產(chǎn)生糾纏，這些鏈路通過糾纏交換在它們之間連接，最終將糾纏分布在長距離上。

新構(gòu)建的中繼器節(jié)點由光學(xué)諧振器內(nèi)的離子阱中捕獲的兩個鈣離子以及到電信波長的單光子轉(zhuǎn)換組成�？茖W(xué)家們還展示了通過50公里長的光纖傳輸量子信息，而量子中繼器恰好位于起點和終點之間的中間位置。

研究人員還計算出這種設(shè)計的哪些改進(jìn)是必要的，以使傳輸超過800公里成為可能，從而將因斯布魯克和維也納連接起來。