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一项最新的量子计算研究成果揭示，近期在“量子数据”的生产、存储以及检索领域的一系列发现，让我们朝着量子互联网的目标又迈进了一大步。

当下，量子信息在长距离传输时存在不稳定的情况，而作为量子信息载体的量子比特，在传输过程中极易出现丢失或者分裂的现象。

中国有一颗名为墨子号的量子通信卫星，其正式名称是“量子科学实验卫星”，它可是世界上首颗量子科学实验卫星呢。墨子号肩负着重要的使命，主要开展量子通信以及量子密钥分发的相关实验，同时还会测试像量子纠缠、量子隐形传态这样的量子物理现象。

墨子号量子通信卫星在长距离通信方面取得了非常显著的成就。潘建伟团队借助“墨子号”卫星与京沪干线的串联，首次构建出一个集成化的空间对地量子通信网络，其综合通信链路距离长达4600公里。这个网络是由覆盖2000多公里的700多个光纤量子密钥分发链路所构成的大规模光纤网络，以及2个高速卫星对地自由空间QKD链路共同组成的。地面光纤网络运用可信的中继结构，具备实际的安全性、可靠性以及稳定性。而且，卫星对地QKD技术的平均密钥传输速率达到了47.8kb，相比之前“墨子号”卫星实验提高了40倍还多。不过，量子信息在进行长距离传输时，确实面临着稳定性方面的挑战。

如今，经典计算机位是通过光纤电缆以光脉冲的形式来传输的，在这个过程中会使用到一种叫做“中继器”的设备，用于在网络长度上对信号进行放大。要是想像现在传输经典计算机位那样去传输量子比特，那就需要类似的设备，这种设备得能够在整个网络上对量子状态进行存储和重新传输，从而确保信号的保真度，不管数据要传输多远都能保证质量。这些量子存储设备具备接收、存储以及重新传输量子比特状态的能力。在伦敦帝国理工学院、南安普顿大学以及德国斯图加特大学和维尔茨堡大学展开的一项新研究宣称，他们首次利用标准光纤电缆实现了这一目标。研究人员采用了一种新的、可能更为有效的方法来存储和检索光子——而光子可是量子信息的潜在载体之一。

伦敦帝国理工学院的物理教授萨拉·托马斯介绍说：“单光子源主要有两种类型，一种是非线性光学频率转换的过程，还有一种是基于单发射器的光子源。我们已经多次证明，可以把通过非线性光学产生的光子存储在量子存储器中，因为你可以对源头和存储器进行匹配设计。我们所使用的是一种特殊的单发射器，叫做量子点，这是一种半导体纳米晶体。”

托马斯表示，采用非线性光学的方式其可靠性相对较低——每次不一定能产生一对可用的光子，而单发射器量子点则能以更高的速率产生光子。接下来面临的一个挑战是，量子存储设备的接口效率取决于波长和带宽的匹配情况。在这方面存在的不一致性，使得存储和检索的效率过于低下，不过这项研究最终成功地弥补了这一差距。

“我们通过使用一个高带宽、低噪声的量子存储器，让光子源制造在特定的波长上，以此来匹配我们的量子存储器，从而实现了相关目标。”托马斯说。“并且我们还能够在一个波长上做到这一点，在这个波长上，光纤的损耗是最低的，这对于未来构建量子网络来说至关重要。”但这可不是量子计算和量子互联网最近唯一的进展哦。

量子网络模型在极低温度下会更加稳定，可这一特性限制了它们在现实世界中的应用，而这项研究却在室温下实现了稳定的连接，这就为它在现实世界中的使用创造了可能。

帝国学院的研究得益于发射器和接收器之间的波长对齐。量子赋能产品公司Infleqtion的马克曼作为量子信息首席科学家向大家介绍道：“石溪大学的研究使用的是795纳米的光子，并且展示了存储和检索后两个光子的干涉现象；帝国学院的研究则是使用了1529纳米（这是标准电信波长）的光子，并对其进行了存储和检索，但并没有展示干涉情况。电信波长的存储和检索对于低损耗光纤传输意义重大。这两项研究分别推进了量子网络所需要的不同方面。”

网络安全专家迈克尔·哈斯也提到，帝国学院的研究描述了一种方法，而早期的研究则描述了该方法工作所必需的机制。

“帝国学院的工作主要是关于利用中继器建立长距离通信的一种手段。”他说。“从理论上来说，量子纠缠能够允许相隔很远的距离进行通信，但实际上，当距离更近的时候会更容易实现。石溪大学的研究侧重于在室温下存储量子信息，这对于成本效益较好的中继器实施是很有必要的。”