[據防務宇航網站2020年6月24日報道]美國陸軍的兩個研究項目推進了量子網絡的發展，這可能在未來戰場作戰中發揮關鍵作用。

　　量子網絡將可能提供多種傳統網絡無法實現的新型能力，其中之一就是安全的量子通信。在量子通信協議中，信息通常是通過糾纏的光子粒子發送的。因此，竊聽量子通信幾乎是不可能的，而那些試圖竊聽量子通信的人也會留下通信被篡改的痕跡。但是，利用光子在傳統信道（如光纖線路）發送量子信息是很困難的——攜帶信息的光子經常被破壞或丟失，使得信號變得微弱或不連貫。

　　第一個項目由美國陸軍作戰能力發展部陸軍研究實驗室分布式量子信息中心資助和管理，在該項目中，芝加哥大學的研究團隊展示了一種繞過這些傳統信道的新型量子通信技術。該研究將兩個通信節點與一個通道鏈接，證明了可以在節點之間以量子原理方式發送信息，而無需占用鏈接通道。

　　該實驗室陸軍研究辦公室項目經理、分布式量子信息中心的聯合管理者Sara

　　Gamble博士說：“這一結果特別令人振奮，不僅因為該團隊實現了高傳輸效率，還因為他們開發的系統將使人們能夠在可變信號損耗的情況下進一步探索量子協議。克服損耗是實現魯棒量子通信和量子網絡的一個關鍵技術。”

　　該研究發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）期刊上，該研究開發了一種系統，這種系統利用微波光子（與手機中使用的光子相同），通過微波電纜糾纏兩個通信節點。在該實驗中，他們使用了一條長約一米的微波電纜。通過以可控的方式打開和關閉系統，他們能夠將兩個節點進行量子糾纏，并在它們之間發送信息，而無需通過電纜發送光子。

　　芝加哥大學普利茲克分子工程學院“JohnA. MacLean”高級教授、阿貢國家實驗室高級科學家Andrew　Cleland博士說：“我們在一米長的電纜上傳輸信息，而不需要發送任何光子，這是一個非常不尋常的成就。從原理上，這種系統也能在更遠的距離上起作用。與通過光纖通道發送光子的系統相比，這種系統更快、更高效。”

　　盡管該系統具有局限性——它必須處于非常寒冷的環境（溫度僅高于絕對零度幾度），但研究人員表示，它也有可能在室溫下用原子代替光子工作。

　　該團隊現在正在進行實驗，將多個光子以更復雜的狀態糾纏在一起，最終可以實現增強的量子通信協議和能力。

　　然而，糾纏粒子并不僅僅限于光子或原子。在2020年6月12日發表在行業評審期刊《物理評論X》（Physical Review X）上的第二篇論文中，同一個芝加哥團隊首次將兩個聲子（聲音的量子粒子）糾纏在一起。

　　該團隊為與聲子通信建立了一個系統，該系統類似于光子量子通信系統，它能將兩個微波聲子糾纏在一起，這些聲子的音調大約比人耳能聽到的音調高100萬倍。

　　一旦這些聲子被糾纏在一起，該團隊就將其中一個聲子作為“先驅”，從而影響他們的量子系統使用另一個聲子的方式。這種方法使得該團隊能夠進行所謂的“量子橡皮擦”實驗，在該實驗中，即使在測量完成后，信息也會從測量中刪除。

　　Cleland說：“聲子給系統提供了更大的時間窗口，從而減少了做量子橡皮擦實驗的一些挑戰。”

　　盡管與光子相比，聲子有很多缺點（例如，它們的壽命較短），但它們與一些固態量子系統有強烈的相互作用，這種特點是光子沒有的。因此，聲子可以提供一種與這些系統進行耦合的更好的方式。

　　這種耦合是許多量子網絡應用的關鍵能力，也可能有利于其他量子信息科學應用，如量子計算。此外，在相同的頻率下，聲子的波長比光子的波長短，有可能實現更小的量子電路。

　　該實驗室研究員、分布式量子信息中心聯合管理者Fredrik

　　Fatemi博士說：“這些實驗共同為我們未來研究如何構建在非理想環境中發揮作用的量子網絡，并在系統之間可靠地傳輸量子信息提供了多種途徑。”（國家工業信息安全發展研究中心  劉彧寬）