荷蘭的研究人員表明，他們可以通過一個中間節(jié)點傳輸量子信息。通過中間節(jié)點傳輸量子信息是實現(xiàn)所謂的量子互聯(lián)網(wǎng)的一個必要特征。

近年來，科學家們認為，量子互聯(lián)網(wǎng)除了在連接多個量子系統(tǒng)時是必要的，量子互聯(lián)網(wǎng)也是一個更理想的傳輸安全數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡。所有這些吸引了美國政府等各方面的投資。

盡管量子互聯(lián)網(wǎng)的這些用途，但要創(chuàng)建一個功能性的量子互聯(lián)網(wǎng)仍缺少一些重要的元素。

量子信息是狀態(tài)的疊加。在兩個網(wǎng)絡節(jié)點之間有可能通過糾纏過程傳輸量子信息；當科學家創(chuàng)造兩個或更多的粒子并使每個粒子的量子狀態(tài)不能獨立于其他粒子狀態(tài)的描述時，糾纏過程就會發(fā)生。通過這種方式，研究人員已經(jīng)表明他們可以在兩個節(jié)點之間“傳送”量子信息。

Qutech是由荷蘭代爾夫特理工大學和應用科學研究組織在2014年成立的量子計算研究所，該研究所的研究人員成功演示了他們可以通過一個中間節(jié)點創(chuàng)造這種效果。計算機網(wǎng)絡運行的必要條件是可以以這種方式通過節(jié)點傳輸信息。

為了簡化描述，博士生Sophie Hermans和她的同事們用了我們的信息工作者常用到的名字為網(wǎng)絡節(jié)點起了名字：Alice、Bob 和 Charlie（名字第一個字母分別為A、B、C）。Alice和Charlie之間沒有直接聯(lián)系。

荷蘭的研究人員在演示中首先在相鄰的節(jié)點Alice和Bob之間建立糾纏量子狀態(tài)。第二個節(jié)點（或處理器）然后存儲其糾纏狀態(tài)。接下來，Bob與Charlie創(chuàng)建一個糾纏狀態(tài)。荷蘭的量子科學家們然后用上了在他們領域中已知的一種奇特效果。他們通過測量鮑勃的狀態(tài)影響到糾纏，從而在Alice和Charlie之間建立了直接聯(lián)系。

根據(jù)該團隊本周發(fā)表在《自然》雜志上的一篇論文，“音信”信息然后就可以經(jīng)編碼后置于額外的量子比特上，該額外量子比特在與Charlie的糾纏狀態(tài)一起測量時就可以將信息傳送給Alice。

雖然該演示的意義重大，也很可能在量子網(wǎng)絡工作概念上十分地重要，但與量子計算領域的許多工作一樣，離實際應用還有一段距離。

美國馬里蘭州國家標準與技術研究所信息技術實驗室的物理學博士Oliver Slattery和韓國科學技術研究院量子信息中心的高級研究員Yong-Su Kim在一篇附文中表示，在量子網(wǎng)絡中不間斷地傳送信息仍然有一些距離。

他們表示，“Hermans等人成功地在Alice和Charlie（兩個沒有直接聯(lián)系的節(jié)點之間）傳送量子信息。這一成就不僅是基礎科學的勝利，也顯示出利用迷人的量子應用解決現(xiàn)實世界問題取得了進展?！?/p>

他們還表示，“在量子網(wǎng)絡各節(jié)點之間進行可靠的遠程傳輸仍有一定的距離，這項工作明確了真正實現(xiàn)量子互聯(lián)網(wǎng)所面臨的巨大挑戰(zhàn)，但Hermans等人提供了一條可能的前進道路。提高用于保存糾纏的存儲器的魯棒性將導致更高的糾纏率，而改進的光學接口將提高遠程節(jié)點糾纏的效率?！?/p>

在圖中的直線連接配置中，Alice（A）、Bob（B）和Charlie（C）三個網(wǎng)絡節(jié)點之間通過光纖鏈接（實線）連接。每個連接設置里存在一個通信量子比特（紫色），量子比特能夠與其相鄰的節(jié)點產(chǎn)生糾纏。

盡管如此，在網(wǎng)絡中安全地移動量子數(shù)據(jù)的應用前景非常巨大，美國政府絕不想置身之外。

美國能源部曾在2020年里制定過一個“藍圖戰(zhàn)略”，旨在開發(fā)一個國家量子互聯(lián)網(wǎng)。

能源部部長Dan Brouillette當時表示，“美國通過構建這項新興技術將繼續(xù)努力地切實保持和擴大我們的量子能力?！?/p>

美國政府當時的聲明稱量子互聯(lián)網(wǎng)“可以成為一個安全的通信網(wǎng)絡，對科學、工業(yè)和國家安全的關鍵領域產(chǎn)生深遠影響”。