首次实现持续的高保真量子隐形传态

可行的量子互联网（一种通过纠缠在远距离共享量子位中存储的信息的网络）将改变数据存储，精确感测和计算的领域，从而开创通信的新时代。

本月，美国能源部科学办公室国家实验室Fermilab的科学家及其合作伙伴朝着实现量子互联网的方向迈出了重要一步。

在PRX Quantum上发表的一篇论文中，该团队首次展示了保真度大于90％的光子量子位（光的量子）的持续，远距离（光纤44公里）的隐形传送。使用最先进的单光子检测器和现成的设备通过光纤网络传送量子位。

费米实验室量子科学计划负责人，论文的共同作者之一，费米实验室的科学家帕纳吉奥蒂斯·斯潘佐里斯（Panagiotis Spentzouris）说：“我们对这些结果感到非常兴奋。“这是在构建将重新定义我们如何进行全球交流的技术的方式上的一项关键成就。”

在费米实验室量子网络上进行的高保真量子隐形传态的演示中，光纤电缆连接了现成的设备（如上所示）以及最新的R＆D设备。

量子隐形传态是量子态从一个位置到另一个位置的“无形”转移。量子比特的量子隐形传态是通过量子纠缠实现的，其中两个或多个粒子彼此紧密地连接在一起。如果两个单独的位置之间共享一个纠缠的粒子对，无论它们之间的距离如何，编码信息都会被传送。

联合团队-Fermilab，AT＆T，加州理工学院，哈佛大学，NASA喷气推进实验室和卡尔加里大学的研究人员-在两个系统上成功传输了量子比特：Caltech Quantum Network或CQNET，以及Fermilab Quantum Network或FQNET。这些系统是由Caltech在智能量子网络和技术或IN-Q-NET上的公私合营研究计划设计，制造，调试和部署的。

“我们为在可持续，高性能和可扩展的量子隐形传态系统上实现这一里程碑感到非常自豪，”加州理工学院尚义成教授，IN-Q-NET研究计划主任玛丽亚·斯皮罗普鲁（Maria Spiropulu）说。“随着我们预计将在2021年第二季度完成的系统升级，结果将得到进一步改善。”

具有近乎自主的数据处理功能的CQNET和FQNET与现有的电信基础设施以及新兴的量子处理和存储设备兼容。研究人员正在使用它们来提高保真度和纠缠分布的速率，重点是复杂的量子通信协议和基础科学。

这项成就是在美国能源部在芝加哥的一次新闻发布会上公布了国家量子互联网的蓝图之后的仅仅几个月。

Spentzouris说：“通过这次演示，我们开始为芝加哥地区的大都会量子网络的构建打下基础。”费城实验室与阿贡国家实验室，加州理工学院，西北大学以及行业合作伙伴合作，设计了名为Illinois Express Quantum Network的Chicagoland网络。

这项研究得到了美国能源部科学办公室通过量子信息科学发现（QuantISED）计划的支持。

Fermilab研究部副主任Joe Lykken说：“这项壮举证明了跨学科和机构合作的成功，这推动了我们在科学领域取得的成就。”“我赞扬IN-Q-NET团队以及我们在学术界和工业界的合作伙伴在量子隐形传态方面的首创成就。”

参考：Raju Valivarthi，Samantha I. Davis，CristiánPeña，Si Xie，Nikolai Lauk，LautaroNarváez，Jason P. Allmaras，Andrew D. Beyer，Yewon Gim，Meraj Hussein，George Iskander，Hyunseong Linus Kim，Boris Korzh，Andrew Mueller，Mandy Rominsky，Matthew Shaw，Dawn Tang，Emma E.Wollman，Christoph Simon，Panagiotis Spentzouris，Daniel Oblak，Neil Sinclair和Maria Spiropulu，2020年12月4日，PRX Quantum.DOI：
10.1103 / PRXQuantum.1.020317