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兩個相距遙遠的陌生人不約而同地想做同一件事，好像有一根無形的線繩牽著他們，這種神奇現象可謂“心靈感應”。物理學家正在利用量子力學中的類似現象“量子糾纏”打造量子互聯網。據物理學家組織網4月12日（北京時間）報道，德國馬克斯•普朗克量子光學研究所科學家實現了世界上第一個基于眾多單個原子和光子的初級量子網絡。 量子糾纏描述的是兩個微觀粒子無論相隔多遠，只要彼此處于量子糾纏，通過改變一個粒子的量子狀態，就可以使另一個粒子狀態也發生改變。科學家預測，利用這種特性建立的量子網絡比現在的互聯網要快千萬倍，而且要想破譯它的密碼非常困難。 馬克斯•普朗克量子光學研究所主任、量子動力學部門負責人格哈德教授說，這個初級量子網絡由兩個耦合的單原子節點構成，通過連續的單光子交換來傳遞量子信息。這種量子網絡的構建方式提供了一個清晰的可擴展視角，因此大有發展前景。 研究人員通過調整激光束將原子捕獲在光學腔中，并實現了對被困原子發射單光子的控制。他們證明了這種單原子腔系統是一個在單光子中存儲信息編碼的完美接口，信息經過一定的儲存時間后，可被傳遞到第二個單光子。 
圖為 初級量子網絡 這兩個各自代表網絡節點的系統通過一個60米長的光纖相連，被安裝在相隔21米的兩個實驗室中。為實現兩個節點之間的量子糾纏，研究人員利用激光讓位于A節點的原子發射一個光子，其量子態會映入光子的偏振態。光子通過光纖抵達B節點并被吸收，量子態就會轉移到位于B節點的原子。原子的量子態可很容易通過單光子的偏振態讀出，多個原子腔節點便可構成一個規模化的量子系統。 這是第一次將兩個這樣的系統連接，并在它們之間進行量子信息高效率和高保真的交換，也是科學家第一次遠距離在大量分離的粒子之間創建量子糾纏，從而建立世界上最大的量子系統。 研究人員稱：“我們已經實現了第一個量子網絡原型，在節點之間完成了量子信息的可逆交換。此外，還可以在兩個節點之間產生遠程糾纏，并保持約100微秒，而這種糾纏的產生只需約1微秒。間隔很大距離的兩個系統的糾纏，本身就是一個迷人的現象。未來人們通過它不僅可以進行非常遠距離的量子信息溝通，而且還將使大型量子互聯網完全實現成為可能。” 來源：科技日報 |
