科學家們正朝着實現一個超級安全、超級快速的量子互聯網邁進：他們現在已經能夠在44公里（27英里）的總距離上“傳送”高保真的量子信息。

數據保真度和傳輸距離對於構建一個真正的、可工作的量子互聯網來說都是至關重要的，在這兩個領域取得進展對於那些構建我們的下一代通信網絡的人來說非常值得慶祝。

在這種情況下，該團隊利用其量子信息實現了90%以上的保真度（數據準確度），並通過普通的光纖網絡（類似於構成我們現有互聯網主幹的光纖網絡）發送信息。

加州理工學院費米實驗室粒子物理和加速器實驗室的物理學家帕納吉蒂斯·斯彭佐里斯（Panagiotis Spentzouris）說：“我們對這些結果感到興奮。”

“這是在建立一種將重新定義我們如何進行全球通信的技術的道路上取得的一項關鍵成就。”

量子互聯網技術使用的是量子比特；未被測量的粒子懸浮在各種可能狀態的混合物中，如旋轉的骰子尚未沉降。

相互引入的量子位，它們的身份被“糾纏”在一起，一旦被最終測量，它們的身份就會變得明顯。把這些糾纏的量子位想象成一對骰子——雖然每一個都可以落在任何數字上，但是無論它們相距多遠，它們都可以保證增加到七個。一個位置的數據會立即反映另一位置的數據。

通過巧妙地安排糾纏在一起的三個量子位，就有可能迫使一個粒子的狀態通過相互糾纏的夥伴而採用另一個粒子的“骰子卷”。在量子世界裏，這就像是把一個粒子變成另一個粒子，瞬間傳送其身份穿越一段距離。

不過，糾纏仍然需要在一開始就建立起來，然後在量子比特通過光纖（或衛星）發送到最終目的地時加以維持。

然而，量子信息的不穩定、微妙的性質使得在沒有干擾的情況下遠距離傳輸糾纏光子變得很困難。更長的光纖意味着更多的噪聲干擾糾纏態的機會。

總的來說，用於傳輸每一立方比特的光纖長度增加到了44公里，這爲我們發送糾纏量子比特的距離設置了一個新的限制，並且仍然能夠成功地利用它們傳送量子信息。

它以前從未被證明能在如此長的距離內如此精確地工作，它使一個城市規模的量子網絡更接近現實——儘管要實現這一點還有很多年的工作要做。

斯彭佐里斯說：“通過這個演示，我們開始爲構建芝加哥地區都市量子網絡打下基礎。”

量子糾纏和數據隱形傳態是一門複雜的科學，甚至連專家都不完全瞭解它最終如何應用於量子網絡。我們得到的每一個這樣的概念證明都讓我們離建立這樣一個網絡更近了一點。

量子互聯網不僅有望在速度和計算能力上獲得巨大的提升，而且還將是超級安全的——任何黑客嘗試都將與摧毀被竊取的鎖一樣好。至少就目前而言，科學家認爲量子互聯網網絡將充當傳統互聯網的專項擴展，而不是完全替代。

研究人員正從不同的角度來解決量子互聯網問題，這就是爲什麼你會看到研究中提到的各種距離——他們並不是用相同的技術，使用相同的設備，來測試相同的標準。

這項研究的特殊之處在於量子糾纏隱形傳態的精確性和距離，以及所使用的“現成”設備——理論上，使用我們現有的硬件來擴大這項技術的規模應該相對容易。

“我們非常自豪能夠在可持續、高性能和可伸縮的量子隱形傳態系統上取得這一里程碑。”加州理工學院的物理學家瑪麗亞·斯皮羅普魯（Maria Spiroplu）說，“隨着系統升級，結果將得到進一步改善，我們預計將在2021年第二季度完成。”

這項研究已經發表在《prxquantum》上。