Fermilab及其合作伙伴实现了持续的高保真量子隐形传态

可行的量子互联网（一种通过纠缠在远距离共享量子位中存储的信息的网络）将改变数据存储，精确感测和计算的领域，从而开创通信的新时代。

本月，美国能源部科学办公室国家实验室Fermilab的科学家及其合作伙伴朝着实现量子互联网的方向迈出了重要一步。

在PRX Quantum上发表的一篇论文中，该团队首次展示了保真度大于90％的光子量子位（光量子）的持续，远距离传输（光纤44公里）。使用最先进的单光子探测器和现成的设备通过光纤网络传送量子比特。

费米实验室量子科学计划负责人，论文的合著者之一，费米实验室科学家帕纳吉奥蒂斯·斯潘佐里斯（Panagiotis Spentzouris）说：“我们对这些结果感到非常兴奋。” “这是在构建将重新定义我们进行全球交流方式的技术的方式上的一项关键成就。”

量子隐形传态是量子态从一个位置到另一个位置的“无形”转移。量子位的量子隐形传态是通过量子纠缠实现的，其中两个或更多个粒子彼此密不可分。如果两个单独位置之间共享一个纠缠的粒子对，无论它们之间的距离如何，编码信息都会被传送。

联合团队-费米实验室，美国电话电报公司（AT＆amp; T），加州理工学院，哈佛大学，美国宇航局喷气推进实验室和卡尔加里大学的研究人员-在两个系统上成功传送了量子比特：加州理工量子网络或CQNET，以及费米实验室量子网络或FQNET。这些系统是由Caltech在智能量子网络和技术或IN-Q-NET上的公私合营研究计划设计，制造，调试和部署的。

“我们为在可持续，高性能和可扩展的量子隐形传态系统方面实现这一里程碑感到非常自豪，”加州理工学院物理系主任，IN-Q-NET研究计划主任Maria Spiropulu说。 “随着我们预计将在2021年第二季度完成的系统升级，结果将得到进一步改善。”

具有近乎自主的数据处理功能的CQNET和FQNET与现有的电信基础设施以及新兴的量子处理和存储设备兼容。研究人员正在使用它们来提高保真度和纠缠分布的速率，重点是复杂的量子通信协议和基础科学。

这项成就是在美国能源部在芝加哥的一次新闻发布会上公布了其国家量子互联网的蓝图之后的仅仅几个月。

Spentzouris说：“通过这次演示，我们开始为构建芝加哥地区的大都会量子网络奠定基础。”费城实验室与阿贡国家实验室，加州理工学院，西北大学以及行业合作伙伴合作设计了芝加哥网络，称为伊利诺伊州快速量子网络。

这项研究得到了美国能源部科学办公室通过量子信息科学促进发现（QuantISED）计划的支持。

Fermilab研究部副主任Joe Lykken说：“这项壮举证明了跨学科和机构合作的成功，这推动了我们在科学领域取得的成就。” “我赞扬IN-Q-NET团队以及我们在学术界和工业界的合作伙伴在量子隐形传态方面的首创成就。”

费米实验室（Fermilab）是美国首屈一指的粒子物理和加速器研究国家实验室。费米实验室是美国能源部科学办公室的实验室，位于伊利诺伊州芝加哥附近，并受费米研究联盟有限责任公司（Fermi Research Alliance LLC）的合同运营，费米研究联盟有限责任公司是芝加哥大学与大学研究协会的联合合作伙伴。请访问费米实验室的网站，网址为www .fnal.gov，并在Twitter上关注我们@Fermilab。

科学办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者，并且正在努力应对当今时代最紧迫的挑战。有关更多信息，请访问science.energy.gov。