由陆军研究实验室 学分:陆军研究实验室 陆军研究人员发现了一种进一步增强量子系统的方法，为士兵在战场上提供更可靠和更安全的能力
具体来说，这项研究揭示了未来的量子网络将如何设计来处理噪声和退相干的影响，或者环境中量子系统的信息丢失
作为美国的一员
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陆军现代化战略中的优先研究领域，量子研究将有助于在2035年前将军种转变为多领域部队，并履行其作为为美国提供防御的联合部队的一部分的持久责任
“量子网络和量子信息科学作为一个整体，将有可能带来无与伦比的计算、通信和传感能力，”博士说
布莱恩·科比，美国大学研究员
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陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室
陆军感兴趣的应用实例包括安全秘密共享、分布式网络传感和高效决策
" 这项研究工作考虑了光学系统中常见的色散效应如何影响三个或更多光粒子的量子态
色散是一种效应，即当光脉冲通过介质(如光纤)传输时，光脉冲会及时扩散
这种效应会破坏通信系统中的时间相关性，从而导致数据速率降低或引入错误
为了理解这一点，柯比说，考虑两个光脉冲同时产生的情况，目标是将它们发送到两个不同的探测器，以便它们同时到达
如果每个光脉冲穿过不同的色散介质，例如两条不同的光纤路径，那么每个脉冲将在时间上传播，最终使得脉冲的到达时间不那么相关
柯比说:“令人惊讶的是，量子力学的情况有所不同。”
“在量子力学中，描述被称为光子的单个光粒子的行为是可能的
在这里，巴尔的摩郡马里兰大学的研究小组成员詹姆斯·弗兰森教授指出，量子力学允许在某些情况下，每个光子的色散实际上可以抵消，因此到达时间保持相关
" 柯比说，这个问题的关键是所谓的纠缠，量子系统之间的强相关性，这在经典物理中是不可能的
在这项发表在同行评审的《物理评论》上的新工作“三个或更多光子的非局域色散抵消”中，研究人员将分析扩展到三个或更多纠缠光子的系统，并确定在什么情况下量子系统优于经典系统
这在类似的研究中是独一无二的，因为它考虑了噪声对两个量子位以外的纠缠系统的影响，这是主要的焦点所在
柯比说:“这告诉我们，未来的量子网络将如何设计来处理噪声和退相干的影响，在这种情况下，具体来说，就是色散。”
此外，基于弗兰森对双光子系统的初步研究的成功，可以合理地假设，在量子系统的一部分上的色散总是可以通过在系统的另一部分上适当应用色散来抵消
柯比说:“我们的工作阐明，一般来说，当你进入三个或更多光子的纠缠系统时，完美的补偿是不可能的。”
因此，未来量子网络中的色散缓减可能需要在每个通信信道中独立进行
" 此外，柯比说，这项工作对量子通信很有价值，因为它允许增加数据速率
“需要精确的时间来关联网络不同节点的检测事件，”科比说
“传统上，由于色散而导致的量子系统之间时间相关性的降低需要在传输之间使用更大的定时窗口，以避免混淆顺序信号
" 由于柯比和他的同事的新工作描述了如何限制网络联合检测时间的不确定性，它将允许更快的后续传输
这项研究的下一步是确定这些结果是否可以在实验环境中得到验证
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