研究人员首次通过通信电缆发送纠缠量子比特状态

芝加哥大学的研究人员通过连接一个量子网络节点和第二个节点的通信电缆发送纠缠量子比特状态，这是量子计算的一个突破。

详细成果发表于《自然》，该研究有助于使量子计算更加可行，并为未来的量子通信网络奠定基础。

为了通过通信电缆(实验中所用的为一米长的超导电缆)发送纠缠态，研究人员创建了一个实验装置，在两个节点的每一个节点上有三个超导量子位。他们将每个节点中的一个量子位连接到电缆上，然后以微波光子的形式通过电缆以最小的信息损失发送量子状态。量子态的脆弱性质使得这个过程极具挑战性。

研究人员开发了一个系统，其中整个传输过程，从节点到电缆到节点只需要几十纳秒(一纳秒等于十亿分之一秒)。这使得它们能够以很小的信息损失发送纠缠量子态。

该系统还可以“放大”量子比特的纠缠。研究人员在每个节点上使用一个量子比特，通过电缆发送一个半光子，将它们纠缠在一起。然后，他们将这种纠缠扩展到每个节点中的其他量子位。当它们完成时，两个节点中的所有六个量子位都纠缠在一个全局纠缠态中。

在未来，量子计算机可能会由一系列纠缠量子位进行计算的模块组成。这些计算机最终可能由许多这样的网络模块组成，类似于今天的超级计算机在许多相互连接的中央处理器上进行并行计算的方式。将量子位元远程纠缠在不同模块或节点上的能力，是实现这种模块化方法的一个重大进步。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接：

http://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03288-7

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