德国实现20公里量子纠缠光纤传输

德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学和萨尔大学的物理学们成功实现原子与光子之间的纠缠态在长达20公里的距离内通过光纤得以传输，从而创造你新新纪录。

“纠缠”是一种非常特殊的量子态，当几个粒子在彼此交互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，因此无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，换句话说，这种量子状态不仅仅归因于单个粒子，而是在两个不同粒子之间共享。

阿尔伯特·爱因斯坦在1935年的论文中最先论述到这种现象。纠缠已成为基于量子效应新技术的基础。其长距离分布是量子通信的中心目标。

现在，由物理学家哈拉尔德·温富尔特

领导的研究团队已经证明原子和光子的纠缠态可以通过光纤传输（就像在电信网络中的那样），长达20公里。先前的记录是700米。温富尔说：“这种距离证实了量子信息可以在无损长距离传输，实验代表了一个里程碑，因此，我们的研究是朝着未来实现量子网络迈出的关键一步。”

量子网络基本上是由充当节点的量子存储器（例如，由一个或多个原子组成）和通信通道组成，光子（光量子）可以在其中传播，最终将节点链接在一起。在实验中，研究人员将id原子与光子纠缠在一起，并在通过20公里的光纤线圈后能够检测出纠缠态。

在定向激发之后，这些原子在光谱的近红外区域中发射波长为780纳米的光子。在玻璃制成的光纤中，此波长的光被迅速吸收，”因此，常规的电信网络使用大约1550纳米的波长，这显著减少了传输损耗。为此，实验人员建造了所谓的量子变频器，该变频器专门设计用于将发射的光子的波长从780纳米增加到1520纳米。这项任务本身提出了许多极为苛刻的技术挑战。因为必须确保仅发生从单个光子到另一个光子的转换，并且在转换过程中，纠缠态的其它特性，尤其是光子的偏振都不会改变。否则，纠缠状态将丢失。由于使用了这种高效转换器，科学家们能够在更长的通信波长范围内保持纠缠状态。

下一步，研究人员计划对第二个原子发出的光进行频率转换，这将使他们能够在长途电信光纤上的两个原子之间产生纠缠。玻璃纤维电缆的特性取决于温度和所承受的应变等因素。因此，研究小组打算首先在实验室中受控条件下进行该实验。如果成功，将进行现场试验。