神秘的量子力學，有朝一日會成為更快、更安全的互聯網的一部分。來自因斯布魯克大學和奧地利科學院的研究團隊，剛剛設法將一對糾纏態的光-物質量子，發送到了一條50公里（31英里）的光纖上。據悉，量子糾纏的現象，特指一對粒子可在超遠距離內維持糾纏態。若能成功借助這項特殊的性質，即可奠定新型通信方式的基礎。

藝術想像圖（來自：University of Innsbruck，via New Atlas）

因斯布魯克大學（University of Innsbruck）和奧地利科學院（Austrian Academy of Sciences）的研究人員們，近日成功地將鈣離子和光子糾纏到了一起，然後將其送入了超遠距離的光纖。

團隊使用的鈣離子，被懸浮在離子阱中。其使用激光在離子上寫入量子態，以激發它發射光子。當這個光子產生時，就具有與離子相同的量子態，意味著兩個粒子已實現了糾纏。

（研究配圖- 1：簡化示意圖）

研究的下一步，是如何以快樂的方式去發送光子，並維持這對粒子間的量子連接。因為光子的波長為854 nm，它會很快被光纖所吸收，所以必須將它轉換為當前標準的1550nm 電信波長。

為此，研究人員必須先通過非線性晶體來發送光子（晶體要接受強大的激光照射），以做好長途旅行的準備。

（研究配圖- 2：觀察50KM 光纖上的離子-光子糾纏）

測試表明，光子不僅可以在長達50 公里的光纜行程中存活，且即便在經過了波長轉換之後，也能夠保持與離子的糾纏態。

實際上，這也創下了光-物質糾纏物理實驗的新距離紀錄！此前，糾纏光子對已經在Micius 衛星上實現了跨1200 公里（745 英里）的通信。

（研究配圖- 3：實現百公里級光-物質糾纏的一種方法）

換言之，這項最新的研究，使得打造基於量子的互聯網基礎設施成為了可能。同時，研究團隊在努力增加有效傳輸距離。

比如相距100 公里（62 英里）的鈣離子，可以與它們的糾纏光子相互映射，在路程中間的一個交叉點相會。在那裡，兩個光子可能彼此糾纏在一起，並失去與離子的連接。

展望未來，量子互聯網可由相距100公里的節點組成，將各個城市相互連接起來。有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《量子信息》（Quantum Information）期刊上。原標題為：

《Light-matter entanglement over 50 km of optical fibre》