基于多节点的量子网络

1192人浏览 / 0人评论

来自荷兰QuTech的一组研究人员报告了第一个连接三个量子处理器的多节点量子网络的实现。此外,他们还获得了关键量子网络协议的原理证明。他们的发现标志着未来量子互联网的重要里程碑,现已发表在《科学》杂志上

量子互联网

互联网的强大之处在于,它允许地球上的任何两台计算机相互连接,从而使应用程序在数十年前创建之时就梦想不到。如今,世界各地许多实验室的研究人员都在努力开发第一个版本的量子互联网,该网络可以在很长的距离上连接任意两个量子设备,例如量子计算机或传感器。当今的Internet以位(可以为0或1)分配信息,而未来的量子互联网将同时使用可以为0和1的量子位。研究人员,研究团队成员Matteo Pompili说:“量子互联网将开辟一系列新颖的应用程序,从无法破解的通信和具有完全用户隐私的云计算到高精度的计时功能。” '

走向无处不在的连接

在过去的十年中,通过将共享直接物理链接的两个量子设备链接在一起,迈出了迈向量子互联网的第一步。但是,能够通过中间节点(类似于经典Internet中的路由器)传递量子信息对于创建可伸缩的量子网络至关重要。另外,许多有前途的量子互联网应用都依赖于纠缠的量子比特,这些量子比特分布在多个节点之间。纠缠是在量子尺度上观察到的现象,从根本上连接了小距离甚至远距离的粒子。它为量子计算机提供了巨大的计算能力,它是在未来的量子互联网上共享量子信息的基本资源。通过在实验室中实现他们的量子网络,

操作量子网络

原始的量子网络由三个量子节点组成,它们在同一建筑物内相距一定距离。为了使这些节点能够作为一个真正的网络运行,研究人员不得不发明一种新颖的架构,该架构能够扩展到单个链接之外。中间节点(称为Bob)与两个外部节点(称为Alice和Charlie)都有物理连接,从而允许与这些节点中的每一个建立纠缠链接。鲍勃配备了一个额外的量子位,可以用作存储器,从而可以在建立新链接时存储先前生成的量子链接。建立了量子链接Alice-Bob和Bob-Charlie之后,Bob的一组量子运算将这些链接转换为量子链接Alice-Charlie。或者,通过在鲍勃执行一组不同的量子运算,

准备以后使用

网络的一个重要特征是它通过“标志”信号宣布成功完成了这些(本质上是概率性的)协议。这种预示对于可伸缩性至关重要,因为在未来的量子互联网中,许多这样的协议都需要串联起来。团队的另一位成员索菲·赫尔曼斯(Sophie Hermans)表示:“一旦建立,我们就能保留最终的纠缠态,保护它们免受噪音干扰。” “这意味着,原则上,我们可以将这些状态用于量子密钥分发,量子计算或任何其他后续的量子协议。”

量子互联网演示器

这是第一个基于纠缠的量子网络,为研究人员提供了开发和测试量子互联网硬件,软件和协议的独特测试平台。领导研究团队的罗纳德·汉森说:“未来的量子互联网将由无数的量子设备和中间节点组成。” “ QuTech的同事已经在研究与现有数据基础架构的未来兼容性。” 在适当的时候,当前的原理验证方法将在实验室外的现有电信光纤上进行测试-在QuTech的Quantum Internet Demonstrator上,其第一条城域链路计划于2022年完成。

更高层

在实验室中,研究人员将专注于在其三节点网络中增加更多的量子比特,并着重于增加更高级别的软件和硬件层。Pompili:一旦开发出用于运行网络的所有高级控制和接口层,任何人都将能够编写和运行网络应用程序,而无需了解激光器和低温恒温器的工作原理。那是最终目标。

全部评论