多国构建城市量子网络！互联网敏感信息将牢不可破

最新消息显示，几乎不可破解的量子互联网服务正在接近现实，因为中国、美国和荷兰的研究团队几乎同时独立取得了突破。

同行评议杂志《自然》周三发表了其中两项研究，称在三个实际城市进行的实验是迄今为止最先进的量子互联网技术演示。每个团队都使用数十公里长的光纤在城市环境中建立一个网络，该网络基于纠缠的量子现象，使一对分离的光子在时间和空间上能保持紧密的联系。

利用纠缠的能力被视为迈向量子互联网的重要一步，它可以使任何两个用户建立几乎牢不可破的加密密钥来保护敏感信息。

由中国“量子之父”潘建伟领导的中国研究人员将这一成就描述为向更大规模实验过渡的“关键里程碑”。荷兰代尔夫特理工大学的物理学家汉森是这篇论文的第一作者，他说:“这一步现在已经真正走出了实验室，进入了实际应用。”

由物理学家卢金领导的哈佛大学研究小组表示，实现实用的远距离量子通信的“关键挑战”是“涉及通过光纤基础设施连接的量子存储节点之间的强大纠缠”。

美国研究人员表示，每个节点都包含量子比特（计算机比特的量子版本），由0或1表示的基本信息单位，也可以以第三种组合状态存在——它们通过“光子通道”进行通信。

虽然每个团队都通过使用光纤电缆在接收节点设备之间建立安全连接来展示量子纠缠，但方法却不同。

美国研究人员利用35公里长的光纤环路连接了位于马萨诸塞州剑桥市哈佛大学实验室并排放置的两个节点，该光纤环路延伸至波士顿。

中国团队在合肥周围的三角形网络中设置了三个节点——Alice、Bob 和 Charlie，中间有一个中央服务器实验室，它们之间的距离约为10公里。

在荷兰，从代尔夫特到海牙共铺设了25公里的光纤，用中间的服务器连接两个节点。

根据论文，潘和他的研究人员实施了一个单光子方案，使用铷原子集合中编码的量子比特，从每个节点发送一个光子到服务器进行纠缠。中国研究人员表示，如果两个光子精确地同时到达服务器，就会达到纠缠态。

潘建伟表示，他的团队希望在2020年之前，利用大约10个节点，在1000公里长的光纤上建立纠缠。

美国研究小组没有依赖于原子集合，而是使用了金刚石装置，用硅原子代替了碳原子。卢金说：“我们约等于把两台小型量子计算机纠缠在了一起。”

在美国的实验中，单个光子被发送到第一个节点，在那里它与硅原子纠缠，由于光已经与第一个节点纠缠在一起，它可将这种纠缠转移到第二个节点。

荷兰研究人员采用了与美国同行类似的方法，将氮原子嵌入钻石晶体中。

《自然》杂志指出，中国和荷兰的方法依赖于光子到达中央服务器的极其精确的时间，需要一定程度的微调，而美国研究人员的方法则不需要。

不过中国科技大学的一份报告称，中国研究人员的方法比美国同行实现了“两个数量级”的纠缠效率。

展示城市节点之间的纠缠是一项重大成就。奥地利因斯布鲁克大学的物理学家诺瑟普表示：“这些实验是迄今为止最先进的演示，证明了开发量子互联网所需的技术。”