國外研究人員對量子網際網路研究進展
2020-09-25 4K頻道該研究是一項從中國到歐洲再到美國的全球競賽的一部分，目的是利用光子的奇怪量子特性。賭注很高：獲勝者將獲得戰略優勢，並可能為未來的矽谷播下種子。
在大學物理和天文學建築的中心，研究員Eden Figueroa和一個由10名博士生組成的團隊正在艱苦地製造設備，以單個光子（光的基本單位）傳輸和存儲數據。
一個長島實驗室正在形成一種利用微小顆粒特性的新型網際網路。
這個新生的網絡被稱為「量子網際網路」，它有望為鎖定安全帶來未來，並有望通過數據傳輸光子提供巨大的數據容量。
試驗臺已經在石溪大學和布魯克海文國家實驗室之間建立了a回的87英裡網絡，該網絡是美國最長的量子連接
Figueroa的團隊成員花了多年的時間將透鏡，鏡子，分束器和其他設備（他的學生稱為「成人樂高」）布置成控制光子所需的精確配置。
數據脆弱性在一定程度上推動了石溪和其他地區的努力。當前的「經典」網際網路充斥著安全威脅，範圍從社區黑客到安裝協調的網絡攻擊並竊聽承載來自世界各地的數據的海底光纜的國家行為者。
（巧合的是，許多來自歐洲的海底電纜在長島東端上岸，在那裡，數據在全國範圍內傳輸和重新路由。）
Figueroa開玩笑說：「只有當您的照片放在TMZ上時，您才知道有人對您進行了黑客攻擊。」他指的是名人八卦網站和電視節目。
他說，相比之下，如果黑客在量子網絡上攔截光子，則預期的接收者會意識到，他們丟失了光子，或者其量子狀態已被竊聽者無可挽回地改變了。
物理學教授，石溪量子信息技術小組負責人菲格羅亞說：「如果對它進行測量，就可以對其進行修改。」
除安全性外，研究人員有朝一日可能能夠創建一個量子網際網路，其承載的數據比當前網絡要多得多。
技術的發展與經典網際網路一樣，量子網際網路的發展可能需要數十年的時間。
Qunnect Inc.的執行長Noel Goddard說：「最早的硬體設備是1960年代末期，1970年代初。」這家成立三年的初創公司獲得了大學開發的量子網絡技術的許可。「開始開發協議花了10年。……網際網路本身的實際發展並不是一個快速的過程。」
考慮到這一點，菲瓜羅亞人是墨西哥瓜達拉哈拉的本地人，同時也是昆尼特大學的無薪科學顧問。他一直在設計能夠在室溫下運行的設備，並且可以使用長島高速公路沿線埋藏的現有光纖來承受惡劣的條件。
「目前，我們正在測試部分，我們需要回答這個問題：這些設備是否能夠與普通網際網路並存？」 他說。
較早的答案是在7月。那時，「量子比特」（相當於「比特」（在傳統網絡中為1或0））是通過普通的光纜從斯託尼布魯克的兩個站點（稱為愛麗絲和鮑勃）發送到位於布魯克黑文國家實驗室被稱為查理。在那裡使用單光子計數器檢測到它們。
大國，電纜很多
實驗室的計算科學計劃主任Kerstin Kleese van Dam說，其他國家的量子網絡計劃已經使用特殊的光纖來維持連接，考慮到美國周圍已經使用的龐大光纖網絡，這種做法是不切實際的。
她說：「考慮到這些距離，我們無法在美國鋪設（新）電纜。」
Qunnect的第一個商業產品將在一個量子存儲緩衝器中發揮作用，該量子產品將在一個夏天就轉移到布魯克林海軍院，該量子存儲器可以協調單個光子的傳輸。
該設備已從Stony Brook實驗室的龐大桌面上小型化到鞋盒大小，並且不需要其他研究人員開發的設備的超低溫。
戈達德說：「我們是唯一試圖將室溫商業化的人。」 大約十萬美元的設備將向研究人員銷售。
長島協會執行長凱文·勞（Kevin Law）表示，在量子網際網路的誕生中扮演重要角色，將為長島帶來機遇。
他說：「總有一個開端和一些先驅。」 技術的誕生「為我們未來的經濟提供了重要的機會。」
計劃的「數量」學位萌芽的領域將需要具有專門技能的工人。
石溪大學研究副副校長尼娜·蒙高昂（Nina Maung-Gaona）表示，該大學正在創建量子信息科學與技術專業的理學碩士學位。
Maung-Gaona說，該大學希望在一年內獲得批准，並將該計劃傳播到紐約州立大學系統的其他研究密集型校園。
當Stony Brook-Brookhaven量子連結擴展時，其中一些紐約州立大學校園將連接起來，首先進入曼哈頓，然後進入上州，最後擴展到布法羅大學。
Stony Brook和Brookhaven研究工作的資金（包括過去五年來來自州和聯邦政府的約1400萬美元）旨在跟上其他地方的努力。
在國內，阿貢國家實驗室（Argonne）和費米國家實驗室（Fermi）已與芝加哥大學（University of Chicago）聯合創建了一種量子連接，可與長島的量子連接媲美。
歐盟成員已經組成了量子網際網路聯盟。
同時，中國在2016年發射了專門用於量子網絡的Micius衛星，引起了媒體的關注。這促使英國，日本，印度和美國宇航局推進自己的量子空間通信項目。
華盛頓的量子慷慨已經擴展到開發量子計算機，有朝一日可以通過量子網際網路將其連結起來。7月，能源部向布魯克海文國家實驗室（Brookhaven National Lab）投入了1.15億美元，用於建立量子研究中心。包括布魯克海文在內的五個國家實驗室將在五年內總共獲得6.25億美元。
菲格羅亞說：「現在，我們擁有了一個學術界，國家實驗室以及私營部門的生態系統，」各國終於在一個公平的競爭環境中競爭。
展望未來，他將量子中繼器視為量子網絡的下一個重大挑戰。
在傳統的光纖線上，中繼器用於重新生成並擴展數據範圍。
Figueroa說，量子中繼器會放大被稱為糾纏的現象（請參見側欄），將需要一個巧妙的設計來避免破壞數據。
他說：「在這個實驗室裡，我們擁有世界上最先進的原型之一。」 「我們正在這個實驗室，布魯克海文國家實驗室（Qunnect）實驗室的實驗室中建立答案。」
亞原子領域的特殊屬性是量子網際網路承諾的核心。
同時，量子道路的規則似乎無視邏輯。
二十世紀初發展起來的量子理論指出，光子的狀態可以同時為一和零，這就是所謂的「疊加」現象。
（這與傳統的計算機和網絡形成對比，傳統的計算機和網絡的開關處於打開或關閉位置，生成的一或零字符串組合在一起就可以在計算機屏幕上看到。）
此外，一旦測量，光子將崩潰為零或一個狀態，從而丟失其攜帶的信息。（在Schrodinger的貓思想實驗中探討了同時處於兩種狀態的悖論。）
量子世界的另一個方面是「糾纏」。
「遠距離的怪異動作」
糾纏理論指出，當產生一個光子然後分成兩個光子時，兩個能量較低的後代即使沒有物理連接而相隔數千英裡，也可以即時共享信息。
對此持懷疑態度的阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）曾為這個想法而苦惱，認為它是「遠距離的詭異動作」。
布魯克海文國家實驗室的石溪大學物理學教授，研究員伊甸園菲格羅亞（Eden Figueroa）將糾纏比作人類雙胞胎無法解釋的聯繫。
他說：「如果……生活在該國另一邊的雙胞胎發生了什麼事，」那對健康的雙胞胎可能會感到內心的纏繞。
同樣，在晶體中同時創建的兩個光子「共享連結」。
與「星際迷航」中的隱形傳送不同，柯克船長說「向我橫梁，斯科蒂」，然後在橋上蒸發並重新組裝，糾纏只能移動數據。
菲格羅亞在談到《星際迷航》時說：「那當然是科幻小說。但是，當糾纏了光子時，就可以進行隱形傳送，但只能用於信息傳遞。」
菲格羅亞說，糾纏的光子具有在量子網際網路上遠距離傳輸大量數據的潛力，但可行的系統仍然存在。
他說：「你開始一次做一個量子比特的隱形傳態實驗，一個光子一個光子一個光子一個，然後又有了這些糾纏的對。」 「然後您開始將信息從紐約傳輸到聖地牙哥。」
展覽計劃
明年年初，Figueroa和其他研究人員正計劃證明兩種量子記憶緩衝之間的糾纏，其中一種在斯託尼布魯克大學，另一種在布魯克海文國家實驗室。
菲格羅亞說，這將是歷史上第一次在如此長的距離上糾纏兩個量子存儲器。
他說：「當人們談論量子網際網路時，這就是他們的想法。」 「聽起來聽起來很震撼，對吧？」
相關焦點
-
量子快訊:美國7500萬美元用於量子研究;印度公布量子技術進展
美國能源部科學辦公室下屬的基礎能源科學辦公室(BES)正在主持這項工作，該辦公室設想為單一研究人員和更大的團隊提供資助。 三年期項目的計劃資金總額為7500萬美元，取決於國會撥款。美國QCI將成為全球第一家上市的量子計算初創公司總部位於美國維吉尼亞的量子計算初創公司Quantum Computing Inc. -
研究人員實現了持續、高保真的量子隱形傳態實驗
構建一個可行的量子網際網路將會改變數據存儲、精確傳感和計算領域，開創一個新的通信時代，其中存儲在量子比特中的信息可以通過糾纏在遠距離共享的網絡中實現傳輸。 費米實驗室、美國電話電報公司、加州理工大學、哈佛大學、美國宇航局噴氣推進實驗室和卡爾加裡大學的聯合團隊研究人員在兩個系統上成功地傳送了量子比特：加州理工量子網絡和費米實驗室量子網絡。這些系統是由加州理工學院的智能量子網絡和技術公司研究項目（IN-Q-NET）設計、建造、調試和部署的。 -
中科大量子測量研究取得重要進展
記者11月20日從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊日前在量子測量研究中取得重要進展。 對演化的相干量子系統上的一個可觀測量進行兩次投影測量時，第一次測量通常會改變第二次測量的統計信息，這就是所謂的測量反作用。這一反作用的根源在於量子投影測量會完全破壞量子系統的量子疊加性。國外科學家研究指出，在不違背量子熱力學的基本漲落理論的前提下，無法設計出一個測量方案完全避免反作用，但可以通過集體測量的方式來減少反作用的程度。 -
量子反作用研究取得重要進展
記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、項國勇研究組與德國、義大利、瑞士理論物理學者合作，在光子系統中首次實驗使用糾纏集體測量，將量子比特熱力學系統中投影測量反作用降至最小。該成果日前發表在著名的《物理評論快報》上。 -
進展 | 量子相干度量研究進展
但是，在量子信息和量子物理研究中，過去人們只是較為關注量子糾纏、量子關聯等沒有經典對應的非局域性質及其大小，而認為量子相干可以由經典波(比如水波)的性質來進行類比，因此量子相干大小的度量問題並沒有引起普遍的關注。2014年，德國科學家提出了基於量子計算資源理論框架的量子相干度量方案(Phys. Rev. -
量子點研究中取得進展
近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率雷射單元技術實驗室在UV-NIR超快雷射誘導磷硼酸鹽玻璃合成CsPbBr3量子點方面取得新進展。研究人員通過摻鋁和熱處理工藝在硼磷酸鹽玻璃中得到具有優異熱穩定和化學穩定性的CsPbBr3量子點，通過超快雷射誘導在玻璃表面和內部析出了鈣鈦礦CsPbBr3量子點，該研究擴大了鈣鈦礦量子點的應用範圍，在構造3D光學器件領域具有應用前景。相關研究成果發表在Chemical Engineering Journal上。 -
量子點研究中取得進展
近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率雷射單元技術實驗室在UV-NIR超快雷射誘導磷硼酸鹽玻璃合成CsPbBr3量子點方面取得新進展。研究人員通過摻鋁和熱處理工藝在硼磷酸鹽玻璃中得到具有優異熱穩定和化學穩定性的CsPbBr3量子點，通過超快雷射誘導在玻璃表面和內部析出了鈣鈦礦CsPbBr3量子點，該研究擴大了鈣鈦礦量子點的應用範圍，在構造3D光學器件領域具有應用前景。相關研究成果發表在Chemical Engineering Journal上。 -
量子網際網路取得突破性進展,量子信息以90%準確度傳送44公裡
科學家們正在逐步實現超安全、超高速的量子網際網路：他們現在已經能夠將高保真的量子信息 "傳送"到44公裡外的地方。當想建立一個真實的，有效的量子網際網路時，數據保真度和傳輸距離都是至關重要的。而在這兩者中的任何一個取得進展，都是值得我們這些正在建立下一代通信網絡的人慶祝的。 -
國際科學家研究團隊:量子生物學的研究進展
一個由中國、美國、英國、德國、瑞典、奧地利、荷蘭、加拿大、新加坡、捷克等國的科學家組成的大型國際科學家研究團隊，就當前量子生物學的研究水平、動態與研究進展發表論文，他們的合作研究成果刊登在昨天的《科學進展》（Science Advances）雜誌上。 -
研究人員使用量子病毒提供基於量子的能量傳輸
植物達到這種效率的一種方法是利用量子力學的奇異效應——這種效應有時被稱為「量子奇異性」。這些效應，包括一個粒子一次存在於多個地方的能力，現在已經被國外科學工程師們用來顯著提高光收集系統的效率。令人驚訝的是，國外科學研究人員實現了這種太陽能的新方法，不是用高科技材料或微晶片，而是用基因工程病毒。 -
中國量子計算團隊最新研究進展報告
研究進展本源量子利用量子計算探索新冠病毒檢測方案新藥研發一直是人類社會關注的焦點，也是現代先進計算平臺最重要的應用領域之一。該系列產品可有效輔助核酸檢測，克服周期長、操作複雜、對檢驗場地、人員要求高的痛點；有效解決血清學抗體檢測發現時間晚，部分免疫缺陷人員無法檢出等痛點。 -
中國科大在分子的量子糾纏研究取得重要進展
最近國內外對於分子的研究有長足發展，在信息處理方面取得一系列突破，包括對分子的束縛和冷卻，分子的量子信息高質量讀出，大量分子之間量子糾纏的探索，以及高精度的分子測譜等。真空中束縛的單個分子尺度的研究也急速發展，有從兩個束縛原子生成單個分子，單分子與單原子相互作用等重要進展。 -
我國量子科技前沿研究有何新進展
北京量子院院長、清華大學副校長薛其坤院士，國家自然科學基金委員會副主任、北京大學教授謝心澄院士，北京計算科學研究中心主任林海青院士，中國科學院半導體研究所研究員常凱院士等專家參加大講堂活動，圍繞量子物態調控、量子計算與模擬技術、量子網絡與量子信息系統技術等方面分享了量子科技前沿的新進展，研討了量子科技發展的新思路。 -
量子計算和量子模擬研究獲進展
於是，人們提出了開發專用量子計算機——量子模擬器——構建晶格規範場模型，在實驗中通過對模擬器的各種參數的精準調控制備目標量子物態，並用量子氣體顯微鏡成像等手段，觀測所模擬的量子物態的相變、量子關聯等性質，獲得待研究規範場模型的各種物理性質。 -
中國科研人員在暗能量研究上取得重要進展
來源：新華網我國科研人員在暗能量研究上取得重要進展新華社武漢9月27日電(記者譚元斌)暗能量是推動宇宙加速膨脹的能量。暗能量的起源和性質一直神秘莫測，學界通常認為，真空能和標量場是暗能量的兩個可能的候選對象。 -
中國科研人員在暗能量研究上取得重要進展
我國科研人員在暗能量研究上取得重要進展新華社武漢9月27日電(記者譚元斌)暗能量是推動宇宙加速膨脹的能量。暗能量的起源和性質一直神秘莫測，學界通常認為，真空能和標量場是暗能量的兩個可能的候選對象。我國科研人員的最新研究有效排除了真空能作為暗能量的可能性，並對標量場作為暗能量候選給出了理論限制。據介紹，在宇宙尺度上，星系受到引力相互作用，按理應該相互靠攏，但實際上宇宙卻在加速膨脹，星系間彼此遠離，這暗示了宇宙中還存在一種尚未被認知的能量，即所謂的暗能量。量子力學不確定關係預言，即使在真空中，也會存在虛粒子漲落現象，導致真空能量不為零。 -
瑞士研究者在量子級聯雷射器研究獲進展
量子級聯雷射器是一種明亮緊湊的半導體雷射器，在中遠紅外光譜區域發光。封閉環形腔使它們走上了通向超快脈衝的道路。復金茲堡朗道方程是連接許多物理領域的數學基礎，包括超導性、超流體、非線性光子學和水波。將一個新的物理系統或問題映射或近似到這個基本方程或它的許多導數之一，例如非線性薛丁格方程，通常標誌著理解整個系統的重大進展。 -
理化所發光碳量子點研究取得系列進展
伴隨C60、納米碳管和石墨烯等納米碳材料的發展，近兩年碳量子點成為研究熱點。與先前的蜂房結構納米碳相比，碳量子點具有優越的發光性能；與半導體量子點相比，碳量子點發光更穩定、易於功能化和工業化、無毒、製備簡單廉價，預期將給發光材料、光電器件、綠色環保、生物醫學等領域帶來新的發展空間。在此背景下，開展碳量子點的基礎研究具有重要的理論意義和應用價值。 -
本源量子與合作者在半導體量子晶片研究中取得新進展
中安在線、中安新聞客戶端訊 近日，本源量子與中科大郭光燦團隊合作，在利用微波諧振腔耦合與擴展半導體量子比特研究中取得新進展，實現兩個半導體量子比特與微波諧振腔強耦合，並初步探索了利用片上微波光子耦合多量子比特的半導體量子晶片架構。 -
量子糾纏等一系列研究取得重大進展,墨子號為量子研究做出大貢獻
量子研究方面中國處於世界領先地位，我們中國的量子研究可以說是世界一流水平，中國科學家在量子研究方面，擁有很多的研究成果，而且中國科學家的一些實驗，更是讓世界感到震驚，我們中國科學家對於量子研究的深入程度，已經完全的超越世界水平。