科学家首先提出需求纠缠环节

Delft的QuTech研究人员已经成功地生成了两个量子芯片之间的量子纠缠，其速度要快于量子纠缠消失的速度。由罗纳德·汉森教授领导的科学家通过一种新颖的智能纠缠协议和对纠缠的谨慎保护，在世界上第一个按需提供这种量子连接的人。这为连接多个量子节点和创建世界上第一个量子网络打开了大门。他们的研究成果发表在《自然》杂志上。利用量子纠缠的力量，理论上可以建立一个不会被窃听的量子互联网。然而实现这样一个量子网络是一个真正的挑战——它需要根据需要可靠地创建纠缠，并保持足够长的时间将纠缠信息传递给下一个节点。

基于金刚石中氮空位量子位的量子网络艺术图。图片：Scixel/TU Delft

到目前为止，这已经超出了量子实验的能力。Delft的QuTech公司的科学家们现在是第一个在实验中根据需要在不到一秒的时间内产生超过两米的纠缠，并在理论上保持这种纠缠足够长以使纠缠能够达到第三个节点。现在的挑战是要第一个创建一个由多个纠缠节点组成的网络——量子互联网的第一个版本。2015年罗纳德·汉森的研究小组首次在远距离(1.3公里)产生了长寿命的量子纠缠，这使得他们首次提供了量子纠缠的完整实验证明。这个实验是他们目前发展量子互联网的基础，钻石芯片上遥远的单电子被光子作为介质缠绕。

然而这个实验并没有创造一个真正的量子网络的必要性能。2015年设法每小时建立一次连接，而连接仅仅保持了几分之一秒。不可能向网络添加第三个节点，更不用说多个节点了。科学家们现在对这项实验进行了多项创新改进。首先展示了一种新的纠缠方法。这使得在两米之间的电子之间产生40倍的纠缠。合著者彼得·汉弗莱斯说：这比旧方法快一千倍。结合一种保护量子链路不受外界干扰的智能方法，这个实验现在已经超过了一个关键的阈值。第一次，缠结可以被创造得比失去更快。通过技术上的改进，现在的实验装置已经准备好了。就像现在的互联网一样，我们总是希望在线，系统必须在每个请求上纠缠。科学家们通过增加智能质量检查来实现这一点。

这些检查只占整个实验时间的一小部分，同时允许我们确保我们的系统已经准备好进行纠缠，不需要任何人工操作。研究人员去年证明，能够保护一个量子纠缠链，同时产生一个新的连接。通过结合这一点和他们的新成果，他们准备创建具有两个以上节点的量子网络。Delft的科学家们现在计划在几个量子节点之间实现这样的网络。汉森表示希望与KPN等合作伙伴一起，通过量子纠缠，在2020年前将荷兰的四个城市连接起来，这将是世界上第一个量子互联网。

博科园-科学科普｜参考期刊文献：Nature｜来自：代尔夫特理工大学