科学家经过量子中继器 实现纠缠的电信波长光子传输50公里以上

半个世纪以来,通信网络已经改变了我们的生存环境，我们几乎无法想象没有它们的日常生活。新兴量子技术领域的最新进展让科学家们对在网络中连接量子设备的可能性感到兴奋。远距离量子通信预示着经典网络无法实现的功能。为了充分利用纠缠和其他量子效应，量子网络在单光子水平上交换信号。

量子中继器的第二个理想特征与光子本身有关。光纤钟的衰减取决于用于编码信号的光的波长。现代光纤通常携带1550nm左右电信波长的光信号，在该波长下信号衰减最小。非常希望量子中继器能够与这些电信波长的光交互。

Krutyanskiy和合作者将所有三个功能集成到一个系统中。更重要的是，他们还成功地在相隔50公里的两个网络节点A和B之间分配了纠缠，这个距离足以满足量子网络的实际应用。该团队通过捕获两个钙离子40Ca+实现了这一壮举并将它们用作两个量子存储器。中继器协议首先将两个离子初始化为基态，然后用各自的激光脉冲依次交替地照射它们。

最终的光子-光子状态通过状态断层扫描来表征，其中纠缠分布重复多次，并在节点A和B处测量光子，以建立一个统计量度，称为保真度，用于衡量共享光子-光子的接近程度状态是理想状态。单位保真度表示完美的理想状态。获得的保真度为0.72，节点A和B获得纠缠，成功率为9.2Hz，每次尝试的成功概率为9.2×10^-4。这种保真度远高于光子纠缠所需的阈值0.5。此外，该团队还进行了一项实验，在该实验中，光子-光子纠缠在没有中继器的情况下直接分布在50公里以上。研究人员表示，这项技术可以帮助科学家更好地理解宇宙中的物理现象，例如暗能量，并且可以用于寻找外星生命。

（编辑：银川站长网）

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