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得益於量子轉向量子糾纏將使量子互聯網”無懈可擊”

得益於量子轉向量子糾纏將使量子互聯網”無懈可擊”

2022-12-02 Comments 0 Comment

量子糾纏將幾乎消除現代互聯網所面臨的所有安全問題。至少在理論上是這樣的。根據新的研究,有一種(理論上的)方法可以”引導”糾纏的光子以避免信息丟失。Mehul Malik教授已經研究量子技術15年了,與他在赫瑞瓦特大學光子和量子科學研究所的團隊一起,Malik構思了一種在光纖上發送量子信息的新方法–這種方法有助於避免數據丟失,使量子互聯網的概念離現實更近一步。

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量子互聯網是一個基於屬於量子計算理論的怪異現象的下一代網絡的理論模型。最怪異的現像被稱為量子糾纏,因為它描述了兩個粒子或粒子組(如兩個光子)無論距離遠近都可以保持聯繫。即一個糾纏的粒子的量子狀態不能獨立於另一個粒子的狀態而被描述。

量子技術試圖利用亞原子粒子的量子特性來開發令人難以置信的強大計算機,或大大改善網絡通信和導航系統的安全性。然而,量子糾纏的問題是,由於噪音和信息的損失,在光纖上”傳輸”糾纏的光子在長距離上變得困難。

Malik說:”即使是世界上最好的光纖,每公里也會有一定的損耗,所以這是實現這種形式的量子通信的一個大障礙。”然而,他與他的團隊開發的新研究首次表明,量子糾纏可以容忍噪音和損失–並且仍然以一種被稱為量子轉向的強大形式存活。

量子轉向是一種技術,可以通過使用”量子比特”來提高糾纏的魯棒性,”量子比特”本質上是在多個維度上排列的量子比特(相當於量子計算中的比特)陣列。研究人員利用光的空間結構,在一個由光的”像素”組成的53維空間中糾纏光子。

其結果是:量子轉向讓他們通過相當於79公里光纜的損耗和噪聲條件來傳輸糾纏的光子,中間有36%的白噪聲,如可能來自陽光洩漏到實驗中的白噪聲。馬利克說,新研究的另一個反直覺的發現是,增加量子糾纏的維度數量也大大減少了測量結果的時間。

Malik教授解釋說:”信息的高效和可信賴的流動是當今現代社會的核心,為了建立這樣一個’量子’互聯網,我們需要能夠通過容忍傳輸中的噪音和損失來發送量子糾纏在現實世界的距離。”

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