荷蘭的研究人員表明，他們可以通過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)傳輸量子信息。通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)傳輸量子信息是實(shí)現(xiàn)所謂的量子互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)必要特征。

近年來(lái)，科學(xué)家們認(rèn)為，量子互聯(lián)網(wǎng)除了在連接多個(gè)量子系統(tǒng)時(shí)是必要的，量子互聯(lián)網(wǎng)也是一個(gè)更理想的傳輸安全數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)。所有這些吸引了美國(guó)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?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)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(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間有可能通過(guò)糾纏過(guò)程傳輸量子信息；當(dāng)科學(xué)家創(chuàng)造兩個(gè)或更多的粒子并使每個(gè)粒子的量子狀態(tài)不能獨(dú)立于其他粒子狀態(tài)的描述時(shí)，糾纏過(guò)程就會(huì)發(fā)生。通過(guò)這種方式，研究人員已經(jīng)表明他們可以在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間“傳送”量子信息。

Qutech是由荷蘭代爾夫特理工大學(xué)和應(yīng)用科學(xué)研究組織在2014年成立的量子計(jì)算研究所，該研究所的研究人員成功演示了他們可以通過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)創(chuàng)造這種效果。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的必要條件是可以以這種方式通過(guò)節(jié)點(diǎn)傳輸信息。

為了簡(jiǎn)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(luò)節(jié)點(diǎn)起了名字：Alice、Bob 和 Charlie（名字第一個(gè)字母分別為A、B、C）。Alice和Charlie之間沒(méi)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(diǎn)Alice和Bob之間建立糾纏量子狀態(tài)。第二個(gè)節(jié)點(diǎn)（或處理器）然后存儲(chǔ)其糾纏狀態(tài)。接下來(lái)，Bob與Charlie創(chuàng)建一個(gè)糾纏狀態(tài)。荷蘭的量子科學(xué)家們?nèi)缓笥蒙狭嗽谒麄?span id="bc4yzej" class="wpcom_tag_link">領(lǐng)域中已知的一種奇特效果。他們通過(guò)測(cè)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(tuán)隊(duì)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(cè)量時(shí)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(luò)工作概念上十分地重要，但與量子計(jì)算領(lǐng)域的許多工作一樣，離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。

美國(guó)馬里蘭州國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)博士Oliver Slattery和韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院量子信息中心的高級(jí)研究員Yong-Su Kim在一篇附文中表示，在量子網(wǎng)絡(luò)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(gè)沒(méi)有直接聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)之間）傳送量子信息。這一成就不僅是基礎(chǔ)科學(xué)的勝利，也顯示出利用迷人的量子應(yīng)用解決現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題取得了進(jìn)展?！?/p>

他們還表示，“在量子網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行可靠的遠(yuǎn)程傳輸仍有一定的距離，這項(xiàng)工作明確了真正實(shí)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(jìn)道路。提高用于保存糾纏的存儲(chǔ)器的魯棒性將導(dǎo)致更高的糾纏率，而改進(jìn)的光學(xué)接口將提高遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)糾纏的效率。”

在圖中的直線連接配置中，Alice（A）、Bob（B）和Charlie（C）三個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)光纖鏈接（實(shí)線）連接。每個(gè)連接設(shè)置里存在一個(gè)通信量子比特（紫色），量子比特能夠與其相鄰的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生糾纏。

盡管如此，在網(wǎng)絡(luò)中安全地移動(dòng)量子數(shù)據(jù)的應(yīng)用前景非常巨大，美國(guó)政府絕不想置身之外。

美國(guó)能源部曾在2020年里制定過(guò)一個(gè)“藍(lán)圖戰(zhàn)略”，旨在開發(fā)一個(gè)國(guó)家量子互聯(lián)網(wǎng)。

能源部部長(zhǎng)Dan Brouillette當(dāng)時(shí)表示，“美國(guó)通過(guò)構(gòu)建這項(xiàng)新興技術(shù)將繼續(xù)努力地切實(shí)保持和擴(kuò)大我們的量子能力?！?/p>

美國(guó)政府當(dāng)時(shí)的聲明稱量子互聯(lián)網(wǎng)“可以成為一個(gè)安全的通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)科學(xué)、工業(yè)和國(guó)家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響”。