来自荷兰QuTech的一组研究人员报告了首个多节点量子网络的实现，杏耀招商该网络连接了三个量子处理器。此外，他们还实现了关键量子网络协议的原理证明演示。他们的发现标志着未来量子互联网的一个重要里程碑，现在已经发表在《科学》杂志上。

 

量子网络

 

互联网的强大之处在于，它允许地球上任意两台计算机相互连接，实现了几十年前互联网诞生时所无法想象的应用程序。今天，世界各地许多实验室的研究人员正致力于第一代量子互联网——一种可以远距离连接任意两个量子设备(如量子计算机或传感器)的网络。如今的互联网以位(可以是0或1)来分发信息，而未来的量子互联网将利用可以同时为0和1的量子位。研究小组成员、博士生马特奥·庞皮利(Matteo Pompili)说:“量子互联网将开启一系列新奇的应用，从无法破解的通信、用户完全隐私的云计算，到高精度计时。”就像40年前的互联网一样，可能还有很多我们现在无法预见的应用。

 

量子互联网的第一步是在过去十年里通过连接两个共享直接物理链接的量子设备而迈出的。然而，能够通过中间节点(类似于经典互联网中的路由器)传递量子信息对于创建可扩展的量子网络至关重要。此外，许多有前途的量子互联网应用依赖于分布在多个节点之间的纠缠量子位。纠缠是在量子尺度上观察到的一种现象，它从根本上将微小甚至巨大的粒子连接在一起。它为量子计算机提供了巨大的计算能力，是在未来量子互联网上共享量子信息的基础资源。QuTech的一组研究人员在实验室中实现了他们的量子网络， 杏耀 ，他们通过一个中间节点连接了两个量子处理器，并在多个独立的量子处理器之间建立了共享纠缠。QuTech是代尔夫特理工大学和TNO的合作项目。

 

基本的量子网络由三个量子节点组成，它们位于同一栋建筑的一定距离内。为了使这些节点像一个真正的网络一样运行，研究人员必须发明一种新的架构，使其能够超越单一链接。中间节点(称为Bob)与外部节点(称为Alice和Charlie)都有物理连接，允许与这些节点建立纠缠连接。Bob配备了一个额外的量子位，可以用作内存，在新的量子链路建立时，可以存储之前生成的量子链路。在建立Alice-Bob和Bob- charlie量子链路之后，Bob的一组量子运算将这些链路转换成Alice-Charlie量子链路。另外，通过对Bob进行一组不同的量子操作，三个节点之间的纠缠就建立起来了。

 

网络的一个重要特征是它用一个“标志”信号宣布这些(本质概率的)协议的成功完成。这样的预言对于可伸缩性至关重要，因为在未来的量子互联网中，许多这样的协议将需要连接起来。该团队的另一名成员索菲·赫曼斯(Sophie Hermans)说:“一旦建立，我们就能够保存由此产生的纠缠态，保护它们不受噪声的影响。”这意味着，原则上，我们可以将这些状态用于量子密钥分发、量子计算或任何后续的量子协议。

 

这是第一个基于纠缠态的量子网络，为研究人员开发和测试量子互联网硬件、软件和协议提供了独特的测试平台。“未来的量子互联网将由无数的量子设备和中间节点组成，”该研究小组的负责人罗纳德•汉森(Ronald Hanson)说。QuTech的同事们已经在研究未来与现有数据基础设施的兼容性。在适当的时候，目前的原理证明方法将在实验室外的现有电信光纤上进行测试——在QuTech公司的量子互联网演示机上，其中第一条城际链路预计将于2022年完成。

 

在实验室里，研究人员将集中精力在他们的三节点网络中增加更多的量子比特，并增加更高层次的软件和硬件层。Pompili:一旦所有用于运行网络的高级控制和接口层都开发出来，任何人都可以编写和运行网络应用程序，杏耀招代理而无需了解激光器和低温恒温器的工作原理。这是最终目标。