德國實現20公里量子糾纏光纖傳輸

德國慕尼黑路德維希·馬克西米利安大學和薩爾大學的物理學們成功實現原子與光子之間的糾纏態在長達20公里的距離內通過光纖得以傳輸，從而創造你新新紀錄。

「糾纏」是一種非常特殊的量子態，當幾個粒子在彼此交互作用後，由於各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質，因此無法單獨描述各個粒子的性質，只能描述整體系統的性質，換句話說，這種量子狀態不僅僅歸因於單個粒子，而是在兩個不同粒子之間共享。

阿爾伯特·愛因斯坦在1935年的論文中最先論述到這種現象。糾纏已成為基於量子效應新技術的基礎。其長距離分布是量子通信的中心目標。

現在，由物理學家哈拉爾德·溫富爾特

領導的研究團隊已經證明原子和光子的糾纏態可以通過光纖傳輸（就像在電信網絡中的那樣），長達20公里。先前的記錄是700米。溫富爾說：「這種距離證實了量子信息可以在無損長距離傳輸，實驗代表了一個里程碑，因此，我們的研究是朝著未來實現量子網絡邁出的關鍵一步。」

量子網絡基本上是由充當節點的量子存儲器（例如，由一個或多個原子組成）和通信通道組成，光子（光量子）可以在其中傳播，最終將節點連結在一起。在實驗中，研究人員將id原子與光子糾纏在一起，並在通過20公里的光纖線圈後能夠檢測出糾纏態。

在定向激發之後，這些原子在光譜的近紅外區域中發射波長為780納米的光子。在玻璃製成的光纖中，此波長的光被迅速吸收，」因此，常規的電信網絡使用大約1550納米的波長，這顯著減少了傳輸損耗。為此，實驗人員建造了所謂的量子變頻器，該變頻器專門設計用於將發射的光子的波長從780納米增加到1520納米。這項任務本身提出了許多極為苛刻的技術挑戰。因為必須確保僅發生從單個光子到另一個光子的轉換，並且在轉換過程中，糾纏態的其它特性，尤其是光子的偏振都不會改變。否則，糾纏狀態將丟失。由於使用了這種高效轉換器，科學家們能夠在更長的通信波長範圍內保持糾纏狀態。

下一步，研究人員計劃對第二個原子發出的光進行頻率轉換，這將使他們能夠在長途電信光纖上的兩個原子之間產生糾纏。玻璃纖維電纜的特性取決於溫度和所承受的應變等因素。因此，研究小組打算首先在實驗室中受控條件下進行該實驗。如果成功，將進行現場試驗。