对抗量子通信中的破坏性噪音

一项实验展示了如何利用网络来对抗量子通信中的破坏性“噪声”，这是量子通信技术的一个重要里程碑。

由格里菲斯大学量子动力学中心的研究人员领导的国际努力凸显了量子网络在量子层面彻底改变通信技术的潜力。这项研究“光子量子网络中的非局域性激活”已发表在《自然通讯》上。

格里菲斯大学ARC量子计算和通信技术卓越中心(CQC2T)节点的项目经理、研究人员NoraTischler博士和SergeiSlussarenko博士认为，他们的发现是迈向大规模量子网络的第一步，这可能从根本上解决量子网络的问题。改变我们在全球范围内的沟通方式。

这项研究深入研究了量子纠缠的复杂世界——在这种现象中，无论粒子之间的距离如何，它们都保持着联系。量子纠缠长期以来被认为是量子技术的基石，因其在超灵敏传感器和超私密通信通道中的潜在应用而引起了科学家的兴趣。

CQC2T博士研究人员路易斯·维勒加斯-阿吉拉尔(LuisVillegas-Aguilar)与格里菲斯大学的团队一起踏上了探索量子纠缠和非局域性之间关系的旅程——爱因斯坦将这种神秘的相关性称为“幽灵般的超距作用”。

由于噪声而导致的这些量子效应的退化给实现其实际应用带来了重大挑战。研究小组进行的实验正面解决了这一挑战。

“本质上，我们的实验展示了如何利用网络来克服量子通信中的噪声，”Villegas-Aguilar解释道。“通过在受控环境中模拟现实世界的条件，我们的目标是增强网络结构内的噪声容限并‘激活’量子非定域性。”

为了实现这一目标，他们与新南威尔士大学、法国索邦大学和美国国家标准与技术研究院的研究人员联手。该团队在实验室中建立了一个三站量子网络，模仿未来量子互联网中可能出现的配置。

“在我们的实验中，我们将纠缠粒子发送到实验室内的不同站点。我们使用纠缠单光子，它们是光的量子粒子，”蒂施勒博士说。

“三站量子网络，模拟人们在更大的现场部署网络中可能遇到的噪声条件。首先，我们从只有两个纠缠光子开始，并证明它们无法产生超过特定噪声限制的量子非定域性。”

然后，通过精心的设计和实现，研究人员观察到了一个显着的现象：之前丢失的量子非局域性可以通过添加额外的连接链路来恢复。

“我们观察到，在网络配置中添加第三个站使我们能够克服噪声的影响并激活量子非定域性，”参与该实验的博士后研究员EmanuelePolino博士说。

该团队相信，他们的结果不仅增进了我们对量子现象的理解，而且为弹性和稳健的量子技术的发展铺平了道路。

随着世界不断迈向量子计算和通信时代，这项研究代表了充分利用量子力学潜力的一个重要里程碑。