羅切斯特大學(xué)（University of Rochester）和羅切斯特理工學(xué)院（Rochester Institute of Technology）的研究人員最近使用兩根光纖將他們的校園與實(shí)驗(yàn)性量子通信網(wǎng)絡(luò)連接起來。

在一篇論文中，科學(xué)家們描述了實(shí)驗(yàn)性量子通信網(wǎng)絡(luò)，稱為羅切斯特量子網(wǎng)絡(luò)或 RoQNET，它使用單光子在室溫下使用光波長(zhǎng)沿光纖線路傳輸約 11 英里的信息。

量子通信網(wǎng)絡(luò)有可能顯著提高信息傳輸?shù)陌踩裕瓜o法在不被發(fā)現(xiàn)的情況下被克隆或攔截。盡管量子通信中使用的量子比特可以用原子、超導(dǎo)體甚至金剛石等材料中的缺陷以物理方式創(chuàng)建，但單個(gè)光粒子是長(zhǎng)距離量子通信的最佳量子比特類型。

未來可能會(huì)使用許多量子比特，因?yàn)榱孔颖忍卦矗ㄈ缌孔狱c(diǎn)或囚禁離子）在量子計(jì)算或不同類型的量子傳感中的特定應(yīng)用中都有優(yōu)勢(shì)。然而，光子最吸引人，因?yàn)樗鼈兝碚撋峡梢酝ㄟ^光纖電信線路傳輸。

“這是創(chuàng)建量子網(wǎng)絡(luò)的一步，量子網(wǎng)絡(luò)將保護(hù)通信并為分布式計(jì)算和成像提供新的方法，”領(lǐng)導(dǎo)羅切斯特大學(xué)工作的 Marie C. Wilson 和 Joseph C. Wilson 光學(xué)物理學(xué)教授 Nickolas Vamivakas 說。“雖然其他小組已經(jīng)開發(fā)了實(shí)驗(yàn)性量子網(wǎng)絡(luò)，但 RoQNET 在使用集成量子光子芯片產(chǎn)生量子光和基于固態(tài)的量子存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)方面獨(dú)樹一幟?！?/p>

羅切斯特大學(xué)和 RIT 團(tuán)隊(duì)結(jié)合了他們?cè)诠鈱W(xué)、量子信息和光子學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)，開發(fā)了可以促進(jìn)量子網(wǎng)絡(luò)的光子集成電路技術(shù)。目前，利用光纖線路進(jìn)行量子通信的努力需要笨重且昂貴的超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器 （SNSPD），但研究人員希望消除這一障礙。

“光子以光速移動(dòng)，其寬波長(zhǎng)范圍使能夠與不同類型的量子比特進(jìn)行通信，”RIT 凱特格里森工程學(xué)院教授 Stefan Preble 說?！拔覀兊闹攸c(diǎn)是分布式量子糾纏，而 RoQNET 是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的試驗(yàn)臺(tái)。”

最終，研究人員希望將 RoQNET 量子通信網(wǎng)絡(luò)連接到紐約州的其他研究設(shè)施，包括布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、石溪大學(xué)、空軍研究實(shí)驗(yàn)室和紐約大學(xué)。

圖片：耦合到高度非線性晶體和光纖陣列單元的光子芯片。該晶體產(chǎn)生糾纏的可見光電信光子對(duì)，這些光子對(duì)在氮化硅和硅光子集成電路上進(jìn)行處理，從而形成一個(gè)緊湊的多功能平臺(tái)，以連接現(xiàn)有電信基礎(chǔ)設(shè)施上的可見訪問量子節(jié)點(diǎn)。感謝 RIT。