創紀錄的水平
由八個歐洲國家的大學研究小組組成的量子網際網路聯盟科學研究團隊，近日用一組僅2.5釐米長的銫原子陣列，使量子存儲器的存儲和檢索效率，達到了裡程碑創紀錄的水平。
這是未來建立跨越洲際，大規模量子通信網絡的關鍵一步。
圖1｜量子通信網絡（來源：iStockphoto）
量子網際網路可以通過糾纏連接遠距離的通信節點，這使得量子力學連接的粒子，不管它們之間的距離有多遠，都能夠經歷各自能量狀態的相關變化。
但是這些系統分配糾纏所需的時間，取決於它們存儲和檢索糾纏的效率。
法國索邦大學卡司特勒-布洛索實驗室的教授、量子網絡團隊負責人Julien Laurat表示，他們在這項工作中達到了85-90%的效率基準，而此基準是所有物理平臺中最好的，以前的工作最多只能達到25％的效率。
圖2｜卡司特勒-布洛索實驗室（來源：Hubert Raguet）
創紀錄的意義
將存儲和檢索的效率從25%提高到90%，使得可支持的量子網絡的速度、大小都發生了很大的改變。
例如，Laurat及其同事指出，將效率從60%提高到90%，可以在600公裡的距離內，將量子存儲器的速度提升2個數量級。
也就是說，在量子網絡可以跨越數百公裡之前，還有很多工作要做。
該實驗涉及兩個基於雷射冷卻銫原子集合的量子存儲器。研究人員演示了銫原子如何從糾纏的光束中，存儲和檢索單光子糾纏。糾纏的光子可以在未來的量子網際網路中，連接各個量子節點。
芝加哥大學研究量子通信的博士後研究員Filip Rozpedek說，在未來的大規模量子網絡中，將需要同時生成多個這樣的糾纏連結，以便日後能夠將它們連接至端到端的長距離鏈路中。
Rozpedek表示，如果沒有可靠的存儲和檢索效率，這種將較小部分連接到較大量子網絡的「量子中繼器」協議就不實用。這種效率開啟了實驗研究這種實用量子中繼器的可能性。
圖3｜量子中繼器（來源：Physics）
未來走向
Rozpedek解釋說，下一步驟就是要證明，量子存儲器設備之間的高傳輸效率，而設備與設備之間的距離更大、存儲時間更長。
未來要想成功構建量子網際網路，可能需要使用「多路復用」技術，該技術允許並行嘗試在量子節點之間建立糾纏連結。
Laurat和她的團隊已經著眼於解決下一個裡程碑。如果一切順利，他們設想在未來五到十年內，建立一個泛歐洲的量子網絡。她表示，接下來的幾年，實驗的範圍會擴大到幾十公裡。
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