资料来源：因斯布鲁克大学/Harald Ritsch

四分之一世纪前，因斯布鲁克大学的理论物理学家首次提出了如何通过量子中继器远距离传输量子信息的建议，这将为构建世界性的量子信息网络打开大门。

现在，因斯布鲁克的新一代研究人员为电信网络的标准波长建立了一个量子中继器节点，并将量子信息传输到几十公里之外。这项研究发表在《物理评论快报》杂志上。

量子网络将量子处理器或量子传感器相互连接起来。这允许防窃听通信和高性能分布式传感器网络。在网络节点之间，量子信息由通过光波导传播的光子来交换。然而，在长距离的情况下，光子丢失的可能性会大大增加。

由于量子信息不能简单地被复制和放大，25年前，当时都在因斯布鲁克大学的汉斯-布里格尔、沃尔夫冈-迪尔、伊格纳西奥-西拉克和彼得-佐勒，提供了一个量子中继器的蓝图。这些产品的特点是光-物质纠缠源和存储器在独立的网络链路中产生纠缠，这些链路之间通过所谓的纠缠交换来连接，最终将纠缠分布到长距离。

甚至可以实现超过800公里的传输
由因斯布鲁克大学实验物理系的本-兰尼恩领导的量子物理学家现在已经成功地构建了量子中继器的核心部分--一个由两个单一物质系统制成的全功能网络节点，能够以电信网络的标准频率用光子创造纠缠并进行纠缠交换操作。

中继器节点由两个在光学谐振器内的离子阱中捕获的钙离子以及单光子转换为电信波长组成。因此，科学家们演示了在50公里长的光纤上传输量子信息，量子中继器正好放在起点和终点的中间。

研究人员还能够计算出这种设计的哪些改进是必要的，以使超过800公里的传输成为可能，这将使他们能够连接因斯布鲁克和维也纳。

参考资料：V. Krutyanskiy et al, Telecom-Wavelength Quantum Repeater Node Based on a Trapped-Ion Processor, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.213601