科学家们正朝着实现一个超级安全、超级快速的量子互联网迈进：他们现在已经能够在44公里（27英里）的总距离上“传送”高保真的量子信息。

数据保真度和传输距离对于构建一个真正的、可工作的量子互联网来说都是至关重要的，在这两个领域取得进展对于那些构建我们的下一代通信网络的人来说非常值得庆祝。

在这种情况下，该团队利用其量子信息实现了90%以上的保真度（数据准确度），并通过普通的光纤网络（类似于构成我们现有互联网主干的光纤网络）发送信息。

加州理工学院费米实验室粒子物理和加速器实验室的物理学家帕纳吉蒂斯·斯彭佐里斯（Panagiotis Spentzouris）说：“我们对这些结果感到兴奋。”

“这是在建立一种将重新定义我们如何进行全球通信的技术的道路上取得的一项关键成就。”

量子互联网技术使用的是量子比特；未被测量的粒子悬浮在各种可能状态的混合物中，如旋转的骰子尚未沉降。

相互引入的量子位，它们的身份被“纠缠”在一起，一旦被最终测量，它们的身份就会变得明显。把这些纠缠的量子位想象成一对骰子——虽然每一个都可以落在任何数字上，但是无论它们相距多远，它们都可以保证增加到七个。一个位置的数据会立即反映另一位置的数据。

通过巧妙地安排纠缠在一起的三个量子位，就有可能迫使一个粒子的状态通过相互纠缠的伙伴而采用另一个粒子的“骰子卷”。在量子世界里，这就像是把一个粒子变成另一个粒子，瞬间传送其身份穿越一段距离。

不过，纠缠仍然需要在一开始就建立起来，然后在量子比特通过光纤（或卫星）发送到最终目的地时加以维持。

然而，量子信息的不稳定、微妙的性质使得在没有干扰的情况下远距离传输纠缠光子变得很困难。更长的光纤意味着更多的噪声干扰纠缠态的机会。

总的来说，用于传输每一立方比特的光纤长度增加到了44公里，这为我们发送纠缠量子比特的距离设置了一个新的限制，并且仍然能够成功地利用它们传送量子信息。

它以前从未被证明能在如此长的距离内如此精确地工作，它使一个城市规模的量子网络更接近现实——尽管要实现这一点还有很多年的工作要做。

斯彭佐里斯说：“通过这个演示，我们开始为构建芝加哥地区都市量子网络打下基础。”

量子纠缠和数据隐形传态是一门复杂的科学，甚至连专家都不完全了解它最终如何应用于量子网络。我们得到的每一个这样的概念证明都让我们离建立这样一个网络更近了一点。

量子互联网不仅有望在速度和计算能力上获得巨大的提升，而且还将是超级安全的——任何黑客尝试都将与摧毁被窃取的锁一样好。至少就目前而言，科学家认为量子互联网网络将充当传统互联网的专项扩展，而不是完全替代。

研究人员正从不同的角度来解决量子互联网问题，这就是为什么你会看到研究中提到的各种距离——他们并不是用相同的技术，使用相同的设备，来测试相同的标准。

这项研究的特殊之处在于量子纠缠隐形传态的精确性和距离，以及所使用的“现成”设备——理论上，使用我们现有的硬件来扩大这项技术的规模应该相对容易。

“我们非常自豪能够在可持续、高性能和可伸缩的量子隐形传态系统上取得这一里程碑。”加州理工学院的物理学家玛丽亚·斯皮罗普鲁（Maria Spiroplu）说，“随着系统升级，结果将得到进一步改善，我们预计将在2021年第二季度完成。”

这项研究已经发表在《prxquantum》上。