芝加哥大学的科学家推出了一种新的量子通信测试平台，该测试平台具有远程超导节点。 这项突破性技术有可能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。
量子通信是利用量子系统在双方之间传输信息。 量子计算机能够以比经典计算机快得多的速度处理大量数据。 这种更快的处理速度可能会对人工智能和密码学等新技术的发展产生重大影响。
随着网络犯罪和安全漏洞的增加，这项研究为不可破解的通信网络奠定了基础。 我们可以看到令人难以置信的银行、机密甚至个人通信安全系统。
根据发表在《物理评论快报》上的一篇文章，这一突破可能为超导电路中复杂量子态的有效通信铺平道路。
研究人员最近的研究建立在发表在《自然物理学》和《自然》上的两篇文章之上。 在之前的这些工作中，该团队证明了他们可以产生远程纠缠的复杂量子态，并一次发送一个量子比特。
在我们的新研究中，我们想尝试同时发送代表多个量子比特的复杂量子态，“**的合著者Andrew Cleland说。 “为此，我们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，在那里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装置，理论上具有无限数量的量子能级。 它们可以存储非常复杂的状态，这些状态使用多个量子比特对数据进行编码。 由于这些有利的特性，使用谐振器发送和接收数据可以增加可用带宽。
克莱兰德和他的团队进行了一项涉及两个超导量子比特的实验。 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。
使用其中一个量子比特，研究人员使用他们之前开发的技术将各种量子态编程到他们的伙伴谐振器中。
在激活谐振器和传输线之间的耦合后，潜在的复杂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。 然后，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。
研究人员实施的设计使他们能够在单微波频率下实现光子的双向传输，以及双光子fock态2>单向同时传输，单光子Fock态 |1> 向另一个方向传输。
然后，我们展示了所谓的n00n态的产生，它代表了两个谐振器之间的纠缠，最后是纠缠态|首先实现10>+|01 >产生，一个光子位于两个谐振器之间'共享'，然后生成状态 |20>+|02>，两个光子以相同的方式'共享'，“克莱兰说。
总的来说，我们的工作展示了一条可行的路径，可以实现更复杂的量子态的有效通信，而不仅仅是两个节点之间的单个光子，“Cleland补充道。
克莱兰德和他的同事们推出的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。 首先，它可用于实现分布式计算，其中电路中的每个节点执行计算并将结果有效地传输到另一个节点。 此外，它还可用于演示一个系统，其中两个节点共享一个复杂状态，每个节点对该状态执行不同的操作。
克莱兰德建议他们的平台可以用于量子通信。 在这种情况下，编码的量子数据可以在单次传输中传输。 该实验仅使用两个节点进行，该团队目前正在努力提高过程的保真度，并探索更多并行通信通道可以带来的可能性。 该团队还计划在未来增加节点数量。
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晦涩难懂，但它是迈向未来安全、超高速通信网络的第一步。
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