原文：https://www.sciencealert.com/scientists-just-leaped-closer-to-quantum-internet-with-a-three-node-network

科學家們創(chuàng)建了世界上第一個多節(jié)點量子網(wǎng)絡，這意味著我們向量子互聯(lián)網(wǎng)邁進了一步。荷蘭QuTech研究中心的研究人員創(chuàng)造了這個系統(tǒng)。它由三個量子節(jié)點組成，通過支配亞原子粒子的量子力學法則進行糾纏。這是第一次將兩個以上的量子比特作為節(jié)點連接在一起。

研究人員期望第一個量子網(wǎng)絡能夠突破現(xiàn)有的傳統(tǒng)設備無法執(zhí)行的大量計算應用程序，例如更快的計算和更先進的密碼學。QuTech研究團隊的成員Matteo Pompili說：“這個系統(tǒng)將使我們能夠連接量子計算機并提高計算能力，創(chuàng)建無法入侵的網(wǎng)絡?！蔽磥磉€有很多我們無法真正預見的應用程序。

與傳統(tǒng)計算機一樣，比特是數(shù)字信息的基本單位，量子比特是量子信息的基本單位。與比特一樣，量子比特可以是1或0，表示兩個狀態(tài)系統(tǒng)中的兩個可能位置。而這同時也是相似之處的終結(jié)。由于量子世界的奇異規(guī)律，量子比特可以以1和0狀態(tài)的疊加形式存在，直到它被測量的那一刻，那時它將隨機坍縮成1或0。這種特性是量子計算能力的關(guān)鍵，因為它允許一個量子位同時執(zhí)行多個計算。

將這些量子比特連接成一個量子網(wǎng)絡的最大挑戰(zhàn)是建立和維持量子糾纏的過程，或者阿爾伯特·愛因斯坦所說的“超距作用”。這是指兩個量子比特處于耦合體時，它們的屬性鏈接在一起，這樣一個粒子的任何變化都會引起另一個粒子的變化，即使它們之間相隔很遠。

可以用很多方法來糾纏量子節(jié)點。其中常見的方法是，在向?qū)Ψ桨l(fā)射光子之前，先用光子(或光粒子)來糾纏靜止的量子(構(gòu)成網(wǎng)絡的節(jié)點)。當它們相遇時，這兩個光子也變得糾纏在一起，從而使量子比特糾纏在一起。這就把相隔一定距離的兩個靜止節(jié)點結(jié)合在一起。一個節(jié)點的任何變化都會被另一個節(jié)點的瞬時變化所反映。

但是，保持糾纏狀態(tài)是一項艱巨的任務，特別是因為糾纏的系統(tǒng)始終有與外界互動的風險，并且會被“不相干性”的過程所破壞。

為了解決該問題，該團隊創(chuàng)建了一個具有三個節(jié)點的網(wǎng)絡，其中光子實質(zhì)上將糾纏從外部節(jié)點之一的量子比特“傳遞”到中間節(jié)點的一個量子比特。中間節(jié)點有兩個量子比特，一個用于獲取糾纏狀態(tài)，另一個用于存儲糾纏狀態(tài)。

一旦一個外部節(jié)點和中間節(jié)點之間的糾纏被存儲起來，中間節(jié)點就會用它的備用量子比特來糾纏另一個外部節(jié)點。完成這一切后，中間節(jié)點將其兩個量子比特糾纏在一起，導致外部節(jié)點的量子比特變得糾纏在一起。

三節(jié)點系統(tǒng)之所以有用，是因為存儲量子比特可以讓研究人員在整個網(wǎng)絡中一個個節(jié)點地建立糾纏，而不是一次性完成這一要求。一旦完成，信息就可以在網(wǎng)絡上傳輸。

研究人員下一步的工作將是嘗試這種信息傳輸，同時改進網(wǎng)絡計算能力的基本組成部分，以便它們能夠像常規(guī)計算機網(wǎng)絡那樣工作。
他們還想看看他們的系統(tǒng)是否能讓他們在代爾夫特和海牙之間建立糾纏，這兩個城市大約相距6英里(10公里)。"現(xiàn)在，我們所有的節(jié)點都在彼此的10到20米(32到66英尺)范圍內(nèi)，"Pompili說。
研究于4月16日在《Science》雜志上發(fā)表。