據國外媒體報道，美國國家航空航天局相關研究人員日前使用城市光纜實現了遠距離量子傳輸，其通過“暗光纜”在加拿大卡爾加里市將激光光子傳送了3.7英里。
據悉，這次實驗使用的傳輸媒介是研究人員稱之為“暗光纜”光纖。這是研究人員脫離實驗室環境在真實環境中進行的量子傳輸實驗，其超過3.7英里的傳輸距離是新的實驗記錄。其標志著人類向建成量子互聯網邁出了重要一步。通過量子傳送的方式可以實現加密信息的絕對安全傳輸，其允許信息發送者將“無形信息”發送給接受者，而在量子網絡上無法實現信息攔截。
這項研究的相應成果發表在最新一期的《自然光子學》(Nature Photonics)雜志上，是美國國家航空航天局噴氣推進實驗室、加拿大卡爾加里大學以及美國科羅拉多州博爾德國家標準與技術研究所的合作項目。研究人員采用未經使用過的“暗光纜”進行量子傳輸，同時通過特別設計的光子傳感器對傳輸光子進行檢測。據悉，這是首次在現有的城市光纜中實驗量子傳輸，也是首次在實際基礎設施中實現長達3.7公里的光子傳送。此前研究人員僅僅能夠在實驗室環境下實現這一距離的量子傳送。
研究人員Francesco Marsili指出，“在實驗室外進行量子傳輸，涉及到一系列問題，是一個全新的挑戰。該實驗克服了這些問題，是未來量子互聯網發展的一個重要里程碑。”
研究人員表示，“量子通信實現了量子力學的一些獨特性質，譬如應用量子計算機實現信息的安全傳輸。”
研究人員解釋稱，“量子通信通過量子糾纏實現，后者是不同空間的兩個或兩個以上粒子組成系統并相互影響的現象。其中影響一個粒子狀態的事物也會影響到另一個粒子。假設稱之為光子1和光子2的兩個粒子發生糾纏，那么即便后者被發送到遠距離位置，也能夠依舊保持連接狀態。此時，如果光子2在光子3的影響下發生狀態改變，那么同樣的影響也將會發生在光子1上。雖然光子1和光子3并未直接作用，但這是一種‘無形的轉移’。通過這種影響，可以實現信息的安全傳遞。”
但研究人員同時也指出，由于這種影響屬于量子力學的范疇，其涉及的粒子和效應都非常微小，也加大了研究以及探測的難度。
在此次實驗中，研究人員采用了超靈敏的光子傳感器，對光子狀態實現了更為精確的檢測。卡爾加里大學量子科學與技術學院的丹尼爾·奧布拉克(Daniel Oblak)表示，“試驗中研究人員首創了超導探測平臺，其能夠對單個光子進行有效檢測，幾乎沒有噪聲的影響。早期的探測器無法實現這一點。在這次實驗中，使用的是現有的光纖通信，如果沒有超靈敏的探測器，根本無法實現。”
量子傳輸可用于打造高度安全的通信網絡。下一步，研究人員將嘗試通過中繼器實現更遠距離的量子傳輸。
他們表示，在超靈敏光子探測器的幫助下，中繼器甚至可以將光子發送至全國各地。
最終，與地球外層空間的通信也能夠實現遠距離傳輸。光子將通過激光被發送至外太空，與地球實現遠程通信。
美國國家航空航天局噴氣推進實驗室研究人員Matt Shaw指出，“通過先進的超導探測器，我們可以通過光子狀態變化將信息從空間傳回地面。我們計劃使用更先進的探測器實現外太空以及國際空間站與地面的量子通信。”
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