纳米技术现在 - 新闻稿：新的量子网络在未来现实世界中的实用规模上共享信息：研究人员对量子网络中三个远程节点之间的通信进行实时调整

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“爱丽丝实验室”中的量子设备，研究人员在其中存储了光子源和三节点量子网络中的第一个节点。信贷图像由橡树岭国家实验室的卡洛斯·琼斯（Carlos Jones）提供

抽象的：
科学
当将称为光子的光子颗粒配对或纠缠在一起时，它们可以在较大的距离上实现量子通信。这种纠缠意味着改变一个光子的旋转或其他状态也会改变配对的光子，无论它们的相距多远。此链接使量子通信成为可能。为了测试这种能力，研究人员建立了一个量子局域网（QLAN），该量子网络使用纠缠光子在单独的建筑物中共享三个系统之间的信息。该团队使用了一个称为远程状态准备的协议，其中成功测量了纠缠光子对的一半将另一个光子转换为首选状态。研究人员在QLAN“ QLAN”中的所有配对链接上进行了这种转换，这是以前在量子网络上未完成的壮举。

新的量子网络在未来的现实应用程序中的规模中共享信息：研究人员能够实时调整量子网络中的三个远程节点之间的通信

华盛顿特区|发表于2022年4月22日

影响
QLAN使用现有的光纤网络将包含光源和网络中的第一个节点的实验室连接到第二和第三个节点。与传统的网络不同，QLAN使用特殊的开关，可以进行实时调整，而无需断开用户与网络的连接。这使网络操作员可以通过重新路由流量来响应破裂的纤维或其他问题，而不会破坏网络的速度或损害安全性。该研究表明，量子通信如何从实验室扩展到更长的距离。它还有助于为量子互联网奠定基础，最终可以连接下一代量子计算机。这些发现还可以改善量子传感器，为搜索暗物质和其他问题提供新工具。

概括
QLAN增强了连接经典计算设备的局域网的功能。尽管纠缠可以启用量子密钥分布（QKD），这是量子通信的最常见示例，但它也可以实现更多的一般应用。进行该项目的研究人员以前已经完成了成功的QKD实验，但是该方法受到限制，因为它仅在站点之间建立安全而不是纠缠。在这个新的QLAN实验中，来自Oak Ridge国家实验室（ORNL），普渡大学和斯坦福大学的研究人员在ORNL校园的三个独立建筑物中，将名为Alice，Bob和Charlie的节点定位在三个不同的研究实验室中。在测试QLAN时，该团队分享了来自一个实验室中一个天线的信号，以确保在几纳秒内分配给每个节点的三个基于GPS的时钟，并且在实验中不会散开。在获得光子探测器捕获的纠缠光子到达的精确时间戳后，研究人员将这些测量结果从QLAN发送到了经典网络，在那里他们收集了所有三个实验室位置的高质量数据。

资金
这项工作由能源部科学院通过早期职业研究计划，分布式科学计划的透明光学量子网络以及科学基础能源科学办公室的材料科学与工程部门资助。橡树岭国家实验室的情报社区博士后研究奖学金计划以及通过国家科学基金会的量子信息科学与工程网络提供了额外的支持。

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