一个由德国帕德博恩大学（Paderborn University）参与的国际研究团队在量子互联网领域取得了里程碑式的成就。研究人员首次在两个物理上独立的量子点之间成功实现了单个光子偏振态的量子隐形传态，传输距离达到270米的自由空间光学链路。这项研究成果已发表在《自然·通讯》（Nature Communications）期刊上。

十年磨一剑

在帕德博恩大学，博士和博士后研究人员在光学测量、数据分析和评估方面投入了约十年的时间。在此期间，克劳斯·约恩斯（Klaus Jöns）教授的团队与罗马大学（Sapienza University of Rome）里纳尔多·特罗塔（Rinaldo Trotta）教授领导的团队展开了密切合作。

“该实验令人信服地证明，基于半导体量子点的量子光源可以成为未来量子通信网络的关键技术，“约恩斯表示。“在两个独立的量子发射器之间成功实现量子隐形传态，是迈向可扩展量子网络的重要一步。”

技术突破

量子纠缠系统将多个量子粒子连接在一起，使它们能够共享信息状态。此前，用于量子通信的光子均来自同一个发射源。尽管近年来在利用独立光源方面取得了重大进展，但此次实验是首次使用两个完全独立的量子点作为发射源。

约恩斯和特罗塔教授大约在十年前就提出了利用量子点作为纠缠光子对源用于通信和隐形传态系统的计划。此次实验的成功验证了这一长期战略方向的正确性。

“这一结果表明我们的长期战略规划取得了成效，“约恩斯说，“优秀的材料科学、纳米制造和光学量子技术的结合是我们成功的关键。”

全欧协作

该突破依赖于欧洲多个研究中心的贡献。量子点在奥地利林茨约翰内斯·开普勒大学被精确制造，谐振器纳米加工由德国维尔茨堡大学的合作伙伴完成，隐形传态实验本身则在罗马进行。

系统使用了GPS辅助同步、超快单光子探测器以及用于对抗大气湍流的稳定化方法。实现的隐形传态保真度（即量子状态在传态过程中保持的质量）高达82±1%，超过了经典通信的极限阈值。

下一步：量子中继

这一成就为实现两个量子点之间的"纠缠交换"打开了大门。实现这一目标将创建首个使用两个确定性纠缠光子对源的量子中继器。确定性源可以按需可靠地产生单光子，是构建实用化量子网络的关键要素。

几乎在同一时间，来自斯图加特和萨尔布吕肯的另一个研究团队也使用频率转换技术报告了类似的成果。这些结果共同标志着欧洲量子研究的重要里程碑，使功能性量子互联网的愿景更加接近现实。

来源: ScienceDaily