超导量子通信突破：我们离无懈可击的网络还有多远？

芝加哥大学的科学家们近日推出了一种新型的量子通信测试平台，这个平台利用远程超导节点进行量子通信，有望彻底改变量子通信系统，实现超导电路中复杂量子态的高效通信。

量子通信是一种利用量子系统在双方之间传输信息的技术。由于量子计算机能够以比传统计算机更快的速度处理大量数据，因此量子通信技术在人工智能和密码学等领域具有巨大的应用潜力。

这项新技术为不可破解的通信网络奠定了基础，有望用于银行、政府机密甚至个人通信的极高安全系统。这项研究发表在《物理评论快报》上，被认为是超导电路中复杂量子态有效通信的重要突破。

研究人员在之前的研究中已经证明了可以产生远程纠缠并一次发送一个量子比特的复杂量子态。在新的研究中，他们尝试同时发送代表多个量子比特的复杂量子态。他们通过将量子态加载到谐振器中，然后将整个谐振器状态发送到传输线中，用远程谐振器捕获它以进行后续分析。

谐振器是一种表现出电共振的器件，具有无限数量的量子能级，可以存储非常复杂的状态，这些状态编码了几个量子比特的数据。因此，使用谐振器发送和接收数据可以增加可用带宽。

研究人员进行了一项实验，涉及两个超导量子比特，这些量子比特连接到可调谐超导谐振器，每个谐振器都通过可变耦合器连接到一条 2m 长的传输线上。他们利用其中一个量子比特，将各种量子态编程到其协同谐振器中。然后，他们激活谐振器和传输线之间的耦合，使量子态从谐振器中释放出来，并作为一组纠缠的移动光子传输。光子被另一个谐振器接收，并使用其量子比特进行分析。这种双向系统允许在两个方向上相等传输。

研究人员还展示了N00N态的产生，代表两个谐振器之间的纠缠。他们首先实现了纠缠态|10>+|01>的产生，一个光子在两个谐振器之间’共享’，然后产生状态|20>+|02>，两个光子以相同的方式’共享’。

这项研究展示了一条实现更复杂的量子态的高效通信的可行途径。这个新的量子通信测试平台可能很快就会为进一步的工作和进步铺平道路。它可以用于实现分布式计算，其中电路中的每个节点都执行计算并将结果有效地传送给另一个节点。此外，它还可用于演示两个节点共享复杂状态的系统，并且每个节点都对该状态执行不同的操作。

量子通信系统是一个相对较新的研究领域，但潜在的应用是巨大的。这项研究可能看起来很晦涩难懂，但它是迈向未来安全、超高速通信网络的第一步。获取更多前沿科技信息访问：https://byteclicks.com