索邦大学 纠缠交换连接的异构量子网络
这一过程使得远距离的不同物理平台之间的连接以及量子信息从一种编码到另一种编码的转换成为可能
信用:Laboratoire Kastler Brossel 巴黎卡斯特勒·布罗塞尔实验室的研究人员成功地实现了一种新的“混合”纠缠交换协议，在未来异构结构的量子互联网中，实现了不同平台之间的连接
在5月29日的《科学进展》在线期中，教授
朱利安·劳拉特和他在LKB大学(CNRS索邦大学，法国PSL大学)的同事，以及在NIST·博尔德大学的合作者，宣布了异构量子网络发展的重要一步
该团队展示了一种连接不同类型量子节点的方法，这些节点不一定基于相同类型的编码
启用这种类型的链路对于能够执行专用量子增强任务的不同物理平台的互连来说是至关重要的要求
量子网络由位于遥远节点的量子系统组成，并通过称为纠缠的非经典关联连接在一起，纠缠是“远距离的幽灵行为”
“据信，它们在从量子安全通信到增强测量的任务方面，都优于当前的经典网络
与经典网络类似，在经典网络中，信息可以根据手头的任务以两种不同的数字或模拟编码进行编码，量子网络可以依赖于两种类型的编码，粒子-波二象性就是一个例子
一方面，第一面可以支持量子位(或量子位)的粒子性质，其编码类似于数字编码，被称为“离散变量”
另一方面，人们可能更喜欢使用类似模拟的“连续变量”编码，这种编码来源于粒子的波状性质——这是量子力学的一个众所周知的结果
在量子网络中，远距离节点的连接是通过一种叫做纠缠交换的特殊操作来实现的
该过程允许通过在与所涉及的系统分别纠缠的两个其他资源之间使用专门的测量来连接以前从未交互过的系统
这种被称为贝尔态测量的操作，有效地将纠缠转移到最终的系统
然而，由于纠缠的脆弱性，实现一个对建立量子连接如此重要的协议对物理学家来说是一个真正的挑战
为了实现纠缠的转移和不同类型的节点之间的连接，需要产生两个高度纠缠的状态——特别是在类粒子和类波量子位之间的一个“混合纠缠”状态
LKB的研究小组已经成功地从这两个来源传播了从未直接相互作用的不同光态之间的纠缠
“这项工作是进一步研究异构量子网络实现的敲门砖，”LKB大学的研究生、该论文的主要作者之一汤姆·达拉斯说
“到目前为止，两个社区正在使用不同的路线开发量子通信
现在这座桥已经建成，我们希望通过利用每一个分支的优势，看到比当前发展更进一步的新型混合场景的出现
" 实验中涉及的两个光学纠缠态是用光学参量振荡器设计的，它们是高效的非线性光源
一个纠缠态是通过在两条不同的路径之间“分裂”单个光子而获得的，而不知道遵循哪条路径
另一种是离散变量光学量子位和连续变量薛定谔猫光学量子位之间的“混合纠缠”状态——指的是薛定谔的格坎登实验将宏观物体耦合到量子系统
一旦纠缠通过预示过程产生，它就通过独特的混合贝尔态测量进行交换
作者已经完成了这个演示的每一步，从创建初始纠缠态到在交换操作后完全表征纠缠
玛丽·居里博士后乔瓦尼·古奇奥尼是这项研究的主要作者之一，他补充说:“团队在工程纠缠方面的全部专业知识，加上量子态产生和表征的先进工具，对协议的成功至关重要。”
除了在完全不同的用户之间建立链接之外，该实验还是构建可扩展网络的关键一步
“纠缠是一种天生脆弱的资源，这意味着它在更大距离上的分布是一个重大的挑战，”博士后和该论文的相应作者阿德里安·卡瓦尔列斯指出
“由于它扩展了分布的可及范围，由该组执行的纠缠交换协议对于未来的大规模混合量子网络来说是至关重要的能力
" 《科学进步》杂志报道的工作是不同物理平台互联的一项重大成就
然而，研究人员也强调，“尽管连接不同性质的量子节点的能力现在就在眼前，但这种连接目前仅限于光学系统，需要扩展到许多其他物理平台
“一个全功能的异质量子网络仍然需要在工程和不同物质系统之间的纠缠转移方面取得重大进展
这一演示建立在教授先前的进展基础上
Laurat的团队在最近几年里，从第一次演示类粒子和类波量子位之间的混合纠缠，到混合态的工程化，以及它们在量子信息协议中的应用，无论是用于远程状态准备还是安全认证
其他作者是汉娜·勒·让尼克，她以前是华盛顿LKB大学的研究生
NIST·博尔德的合作者维尔马和赛·吴南
这项工作得到了欧洲研究理事会、法国国家研究机构(Hy-Light项目)、索邦大学和法国大区在国际发展研究所框架内的支持
论文题目是“通过混合纠缠交换连接异构量子网络”
“它刊登在5月29日的《科学进展》在线版上
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