荷蘭 QuTech 研究中心的研究人員創建了世界上第一個多節點量子網絡，于4月16日在《科學》雜志上發表了他們的成果，使人類距離量子互聯網更近了一步。

在量子計算機網絡中進行計算的兩個以上的量子比特被鍊接在一起成為節點，該系統由三個量子節點組成。量子網絡能夠運行現有傳統設備無法執行的大量計算應用程序，例如更快地計算、改進加密技術、創建無法入侵的網絡等。

傳統計算機中的“位”是數字信息的基本單位，而量子位則是量子信息的基本單位，可以是1或0，表示兩個狀态、系統中的兩個可能位置。

得益于量子世界的奇異定律，量子位可以以1和0的疊加形式存在，直到被測量的那一刻，量子位将随機塌陷為1或0。它允許一個量子位同時執行多個計算，是量子計算強大能力的關鍵。

将量子位鍊接到一個量子網絡中，最大的挑戰是建立和維持一個稱為“糾纏”的過程。當兩個量子位耦合的時候、它們的性質相互關聯，即使彼此相隔很遠，一個粒子的任何變化也會引起另一個粒子同樣的變化。這使得科學家可以通過改變糾纏夥伴的狀态、從而有效地傳送信息。

可以通過多種方式糾纏量子節點，一種常用的方法是先将靜止的量子比特與光粒子糾纏在一起，然後相互發射光子。當它們相遇時，兩個光子發生糾纏，從而糾纏了量子位。但是，保持糾纏狀态是一項艱巨的任務，因為糾纏的系統會有幹擾外界的風險，并且會被稱為“不相幹性”的現象所破壞。

這意味着必須将量子節點保持在極低溫度下，在稱為低溫恒溫器的設備内，最大程度地降低量子位幹擾外界的可能性。其次，糾纏中使用的光子在被吸收或散射之前無法傳播很長的距離，從而破壞了在兩個節點之間發送的信号。

根據物理學中的“非克隆定理”，複制量子比特是不可能的，因為複制的前提是測量，而測量一般會改變該量子的狀态。這限制了可以發送量子信号的距離，如果想建立量子通信，則需要建立中繼節點。

為了解決該問題，該團隊創建了一個具有三個節點的網絡，其中光子實質上将糾纏從外部節點之一的量子位“傳遞”到中間節點的一個量子位。中間節點有兩個量子位-一個用于獲取糾纏狀态，另一個用于存儲糾纏狀态。一旦存儲了一個外部節點與中間節點之間的糾纏，則中間節點将其備用量子位與另一個外部節點糾纏在一起。完成所有這些操作後，中間節點将其兩個量子位糾纏在一起，從而導緻外部節點的量子位被糾纏。

為了使糾纏的光子以正确的方式發射到節點上，研究人員不得不使用複雜的反射鏡和激光系統，每個節點使用了三到四個激光器，真正困難的部分是确保所有激光器都完全同步。

研究人員的下一步工作将是嘗試進行信息傳遞，同時改善網絡計算能力的基本組成部分，以便可以像常規計算機網絡一樣工作。目前，所有節點之間的距離都在10至20米之間，将要測試在10公裡的距離上建立糾纏。

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