141公里！美国启动最长光量子通信网络

科学家测试将用于量子自由空间链接项目的设备，该项目将在布鲁克海文实验室和20多公里外的石溪大学校园之间传输纠缠光子（图片来源：布鲁克海文实验室）

最近，美国能源部布鲁克海文国家实验室宣布完成美国最长量子网络设施建设，跨越98英里（约合141公里）。该设施将为全球科学家提供服务，旨在推进令人兴奋的量子通信网络新领域的发展。

布鲁克海文实验室仪器部门主任Gabriella Carini表示：“基于量子建立一个全球通信网络（量子互联网）将成为21世纪最重要的技术前沿之一。新设施将为研究人员提供工具和技术优势，从而使大规模量子纠缠分布网络成为现实。”

在量子力学中，即使相隔甚远，纠缠的粒子（通常是光子）在物理特性上也能保持关联。因此，当在一侧进行测量操作时，另一侧将会瞬时发生改变。利用这些特性，科学家们可以创建一个安全的长距离量子信息网络。

布鲁克海文实验室认为，建立这些长距离、按需纠缠的量子网络设施将对科学界产生巨大影响。它们将推进一系列全新的应用落地，例如增强光学干涉测量、纠缠传感器的大型视距阵列、原子钟的量子网络和分布式量子计算等。

该项目团队成员（图片来源：布鲁克海文实验室）

布鲁克海文实验室提到，量子网络尚处于起步阶段。在发挥大型量子通信系统的全部潜力之前，仍然存在许多挑战。为应对这些挑战，布鲁克海文实验室量子网络设施面向全球用户社区开放。

在共同推动科学研究工作的同时，布鲁克海文实验室将不断研究拓展基础量子设备，包括纠缠特性的产生和检测，以及便携式量子存储器表征等，其中重点是通过室温操作实现可扩展性。

布鲁克海文实验室仪器部门量子系统组科学家Julian Martinez-Rincon指出：“新量子网络设施建设的关键之一，是它能将这些量子硬件构建模板与当前城际光纤集成，并支持在将它们与当前的互联网集成后表征性能。我们的下一步目标是进行长距离纠缠实验，在实现分布式量子传感和计算等新的科学应用的同时，开发出算法和协议以实现远程控制区域量子互联网试验台。”

布鲁克海文实验室表示，从长期来看，该量子网络设施致力于成为量子中继器辅助的纠缠分布网络的首批实例之一。该设施的光纤网络基础设施正在扩展中，未来将开辟在长岛和纽约市市区内的更多节点。

与此同时，该团队正在创建“自由空间光链路”，它将在露天环境中于布鲁克海文实验室和石溪大学之间提供一个站点到站点的直线纠缠分发通道，并独立于地下基础设施。截止目前，他们已开发出了一个较小规模的光学系统并展示了自由空间和往返连接的高效性。

Carini讲道：“量子网络提供了一种更加精确、快速且安全的通信形式，它将影响我们日常生活的几个关键行业和应用。布鲁克海文实验室和我们在石溪大学的合作伙伴们很荣幸能站在这场技术革命的最前沿。”

原文链接：

https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=119602

文：Peter Genzer

编译：李每

编辑：慕一

注：本文编译自“布鲁克海文实验室，不代表量子前哨观点。