量子計算競爭日趨激烈，谷歌和IBM正角逐量子優(yōu)勢。這兩家公司都在制造能超越最強大傳統(tǒng)計算機的量子計算機芯片，一旦這類設(shè)備上線，下一個重大挑戰(zhàn)將會是如何有效連接。
“量子互聯(lián)網(wǎng)”目前處于起步階段，已有政府、金融機構(gòu)和研究機構(gòu)已經(jīng)在實驗量子計算機之間建立了小型內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸信息。我國已成功通過近地軌道的衛(wèi)星傳送量子信息。量子互聯(lián)網(wǎng)將提供大量優(yōu)勢，例如安全交換數(shù)據(jù)，以及超高效處理數(shù)據(jù)。
不同類型量子節(jié)點間的兼容性難題在當(dāng)前現(xiàn)有的量子網(wǎng)絡(luò)中，信息在相同類型的量子節(jié)點間傳輸，量子節(jié)點負(fù)責(zé)傳輸、存儲并處理量子比特。如今，西班牙光子科學(xué)研究所（Institute of Photonic Sciences，簡稱ICFO）的研究人員宣布，他們設(shè)法在實驗室兩種不同類型的量子節(jié)點之間傳輸信息，以此克服量子互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸面臨的巨大障礙。
與以二進(jìn)制（1或0）存儲信息的普通計算機不同，量子計算機以量子比特進(jìn)行通信，以1、0或?qū)烧忒B加來存儲信息。此類信息通常被編碼在光子中。西班牙光子科學(xué)研究所在實驗中使用Time-Bin編碼技術(shù)將量子比特編碼在光子中。
這就需要光子通過干涉儀——疊加光波的設(shè)備。西班牙光子科學(xué)研究所的研究人員表示，此類編碼使得量子比特對量子退相干（Decoherence）特別有效，或使量子比特中包含的信息遭到破壞。
特殊晶體提升量子比特存儲時間雖然光子是量子網(wǎng)絡(luò)中出類拔萃的信息媒介，但量子節(jié)點可以通過不同的材料實現(xiàn)，每種材料都有自己的優(yōu)勢。西班牙光子科學(xué)研究所的研究人員指出，由大量激光冷卻銣原子生成的節(jié)點是生成量子比特并將其編碼到光子中的理想媒介。另一方面，由注入少量鐠離子的晶體生成的節(jié)點更適合“長”（在量子領(lǐng)域，以微秒來計）時間存儲量子比特。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用使用不同類型的節(jié)點會讓量子網(wǎng)絡(luò)受益，但是如何將光子從一個節(jié)點發(fā)送至另一節(jié)點是研究人員面臨的重大難題。
西班牙光子科學(xué)研究所的研究人員Nicolas Maring（尼古拉斯·馬林）在聲明中表示，這就如同讓節(jié)點說兩種不同的語言。為了讓節(jié)點通信，有必要轉(zhuǎn)換光子的屬性，以便能高效在兩種不同節(jié)點間傳輸所有信息。
研究人員在實驗中使用激光冷卻銣原子生成編碼在短波長（780納米）光子內(nèi)的量子比特，并且使用設(shè)備將這個光子轉(zhuǎn)換成通過光纖（1552納米）傳輸非量子通信的波長，光子通過光纖被發(fā)送到隔壁實驗室。
在另一個實驗室，研究人員利用自己開發(fā)的設(shè)備將光子轉(zhuǎn)換成606納米的波長，以便少量鐠離子注入的晶體能接收這個光子。
量子比特能在這個晶體中持續(xù)2.5微秒，這個時間并不長，但足以獲取量子比特，幾乎不會造成信息丟失。研究人員Hugues de Riedmatten表示，這類晶體可用來長時間存儲量子比特，未來可能會達(dá)到1分鐘。
這支研究團(tuán)隊取得的成功使得量子網(wǎng)絡(luò)發(fā)展向前邁進(jìn)一大步。這不僅證明了兩種不同類型的量子節(jié)點之間的兼容性，還證明可使用現(xiàn)有的光纖電纜傳輸兩種量子節(jié)點之間的量子信息。
未來研究方向研究人員表示，下一步是創(chuàng)建更大型的量子網(wǎng)絡(luò)：包含兩種以上不同的節(jié)點，并在不同節(jié)點之間傳輸糾纏光子。
Riedmatten指出，尋找具備所有必需功能（存儲、處理等）的量子節(jié)點相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性。結(jié)合不同系統(tǒng)的能力可以解決該問題，這將是量子互聯(lián)網(wǎng)的重大進(jìn)步。
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