原文：https://www.sciencealert.com/scientists-just-leaped-closer-to-quantum-internet-with-a-three-node-network

科學(xué)家們創(chuàng )建了世界上第一個(gè)多節點(diǎn)量子網(wǎng)絡(luò )，這意味著(zhù)我們向量子互聯(lián)網(wǎng)邁進(jìn)了一步。荷蘭QuTech研究中心的研究人員創(chuàng )造了這個(gè)系統。它由三個(gè)量子節點(diǎn)組成，通過(guò)支配亞原子粒子的量子力學(xué)法則進(jìn)行糾纏。這是第一次將兩個(gè)以上的量子比特作為節點(diǎn)連接在一起。

研究人員期望第一個(gè)量子網(wǎng)絡(luò )能夠突破現有的傳統設備無(wú)法執行的大量計算應用程序，例如更快的計算和更先進(jìn)的密碼學(xué)。QuTech研究團隊的成員Matteo Pompili說(shuō)：“這個(gè)系統將使我們能夠連接量子計算機并提高計算能力，創(chuàng )建無(wú)法入侵的網(wǎng)絡(luò )?！蔽磥?lái)還有很多我們無(wú)法真正預見(jiàn)的應用程序。

與傳統計算機一樣，比特是數字信息的基本單位，量子比特是量子信息的基本單位。與比特一樣，量子比特可以是1或0，表示兩個(gè)狀態(tài)系統中的兩個(gè)可能位置。而這同時(shí)也是相似之處的終結。由于量子世界的奇異規律，量子比特可以以1和0狀態(tài)的疊加形式存在，直到它被測量的那一刻，那時(shí)它將隨機坍縮成1或0。這種特性是量子計算能力的關(guān)鍵，因為它允許一個(gè)量子位同時(shí)執行多個(gè)計算。

將這些量子比特連接成一個(gè)量子網(wǎng)絡(luò )的最大挑戰是建立和維持量子糾纏的過(guò)程，或者阿爾伯特·愛(ài)因斯坦所說(shuō)的“超距作用”。這是指兩個(gè)量子比特處于耦合體時(shí)，它們的屬性鏈接在一起，這樣一個(gè)粒子的任何變化都會(huì )引起另一個(gè)粒子的變化，即使它們之間相隔很遠。

可以用很多方法來(lái)糾纏量子節點(diǎn)。其中常見(jiàn)的方法是，在向對方發(fā)射光子之前，先用光子(或光粒子)來(lái)糾纏靜止的量子(構成網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn))。當它們相遇時(shí)，這兩個(gè)光子也變得糾纏在一起，從而使量子比特糾纏在一起。這就把相隔一定距離的兩個(gè)靜止節點(diǎn)結合在一起。一個(gè)節點(diǎn)的任何變化都會(huì )被另一個(gè)節點(diǎn)的瞬時(shí)變化所反映。

但是，保持糾纏狀態(tài)是一項艱巨的任務(wù)，特別是因為糾纏的系統始終有與外界互動(dòng)的風(fēng)險，并且會(huì )被“不相干性”的過(guò)程所破壞。

為了解決該問(wèn)題，該團隊創(chuàng )建了一個(gè)具有三個(gè)節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )，其中光子實(shí)質(zhì)上將糾纏從外部節點(diǎn)之一的量子比特“傳遞”到中間節點(diǎn)的一個(gè)量子比特。中間節點(diǎn)有兩個(gè)量子比特，一個(gè)用于獲取糾纏狀態(tài)，另一個(gè)用于存儲糾纏狀態(tài)。

一旦一個(gè)外部節點(diǎn)和中間節點(diǎn)之間的糾纏被存儲起來(lái)，中間節點(diǎn)就會(huì )用它的備用量子比特來(lái)糾纏另一個(gè)外部節點(diǎn)。完成這一切后，中間節點(diǎn)將其兩個(gè)量子比特糾纏在一起，導致外部節點(diǎn)的量子比特變得糾纏在一起。

三節點(diǎn)系統之所以有用，是因為存儲量子比特可以讓研究人員在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )中一個(gè)個(gè)節點(diǎn)地建立糾纏，而不是一次性完成這一要求。一旦完成，信息就可以在網(wǎng)絡(luò )上傳輸。

研究人員下一步的工作將是嘗試這種信息傳輸，同時(shí)改進(jìn)網(wǎng)絡(luò )計算能力的基本組成部分，以便它們能夠像常規計算機網(wǎng)絡(luò )那樣工作。
他們還想看看他們的系統是否能讓他們在代爾夫特和海牙之間建立糾纏，這兩個(gè)城市大約相距6英里(10公里)。"現在，我們所有的節點(diǎn)都在彼此的10到20米(32到66英尺)范圍內，"Pompili說(shuō)。
研究于4月16日在《Science》雜志上發(fā)表。