多伦多，大阪和富山大学的物理学家介绍了一种不使用量子存储单元并且
能够在室温下
运行的量子中继器的概念。 将来，它将允许实施大规模量子网络。
我们告诉您什么是创新。
/ 照片 / PD新的量子中继器有什么区别
量子网络中的信息被编码在光子中。 但是，通过光纤长距离发送它们非常困难。 长度超过50 km的电缆会
损失 90％以上的颗粒。 为了增加有效的传输距离，科学家和工程师正在研究量子中继器。 它们有助于防止光子通过光纤电缆丢失。 然而，现有的设备使用仅在强冷却下才稳定的量子存储单元，例如离子阱。
这样的决定
首先对传输的信息进行
解码 ，然后再次对其进行编码，以进一步在链下传输。 这种方法为攻击者创建了潜在的漏洞，他们可以在受感染的站点上拦截信息。
罗海光教授率领的物理学家和工程师组成的小组设法解决了这个问题。 他们证明了实现不需要“中间”转换的光子中继器的可行性。 请注意，研究人员早在2015年就
提出了设备概念，并在2019年初开始了实验验证。
在这种情况下，量子存储
被光子
图状态 所代替 。 位于光纤连接两端的两台计算机在其光子之间
产生量子纠缠。 之后，他们立即将许多光子发送到中继器。 在转发器中，这些粒子以图形的形式表示，其中
每个量子位是一个顶点。 然后，在光子上进行
贝尔状态测量 。 测量的结果
是颗粒处于纠缠状态。
好处与挑战
光学中继器能够提供更远距离的光子传输-发送器和接收器
可以相距800公里。 在这种情况下，转发器可在室温下保持运行。
为了在网络中获得这样的结果，需要使用高灵敏度的光探测器，其
量子效率将超过60％。 在现有设备中，很少有能够产生这种指示器的，而那些能够制造的指示器则很
昂贵 。
尽管存在缺陷，开发人员仍希望新的光中继器成为最终使单个量子计算机统一并创建安全的量子互联网的纽带。 根据量子力学原理，当测量光子的特性时，它会改变其状态。 如果有人试图在量子网络上进行窃听，那么这种尝试将立即被注意到，光子将“崩溃”。
请注意，随着量子互联网的出现，世界上的科学家将不得不解决许多其他问题。 根据乔治华盛顿大学（George Washington University）员工最近的
一项研究 ，黑客可以通过将第三方流量“混合”到纠缠的光子系统中，从而破坏量子网络中的信息传输。 目前还没有针对这种类型的攻击的防护措施，但是工程师计划朝这个方向努力。
/ Flickr / 尼克·哈里斯 / CC BY-ND正在实施量子互联网的其他工作
许多研究人员正在研究带有离子阱的中继器。 正在为它们开发新的材料，例如人造
钻石 ，用于存储和传输量子比特。 由于碳晶格中的缺陷，人造金刚石可以用作量子存储。 在其中，两个碳原子被任意原子和“空空间”所取代。
纠错算法的工作也在进行中。 它们以这样的方式对光子的量子态进行编码：当一个或多个粒子在信号传输过程中丢失时，可以恢复来自它们的信息。 提出使用几种纠错方法，例如，
肖氏算法 ，
斯坦因编码 ，
量子奇偶原理等。
所提供的所有技术仍处于开发的早期阶段。 因此，现在说其中某些肯定会在量子互联网上使用还为时过早。 但是，测试网络已经开始出现：在未来五年中，
计划在英国建造量子中继站。 其他国家可能会采取主动。
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