美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室启动了一个新的量子网络设施，该设施将为来自美国和全世界的致力于推进量子通信网络这一令人兴奋的新领域的科学家提供服务。据悉，该设施将完全交由其用户进行支持，包括其常驻研究项目和通过研究合作协议签订的外部用户。

布鲁克海文实验室仪器部门主任Gabriella Carini说：“建立一个广泛的、基于量子的全球通信网络——量子互联网——有可能成为21世纪最重要的技术前沿之一。这个新设施将为研究人员提供使大规模量子纠缠分布式网络成为现实所需的工具和能力。”

在量子力学中，纠缠粒子(在量子网络中通常是使用光子)的物理特性即使相隔很远也会保持关联。因此，当在一侧进行测量时，也会影响另一侧的结果。科学家们可以利用这些特性来创建一个安全的长距离量子信息网络。该新设施已经拥有美国最先进的区域量子网络之一，布鲁克海文实验室和石溪大学的一个团队最近完成了一条全美最长的量子网络，它跨越98英里，并连接了机构的两个校区。

构建这种长距离、按需纠缠的能力将对科学界产生巨大的影响。它们将使一系列全新的应用成为可能，例如增强的光学干涉测量、纠缠传感器的大型视距阵列、原子钟量子网络和分布式量子计算。该设施配备了构建这些长距离纠缠分布网络所必需的最先进的量子网络设备。

量子网络还处于起步阶段。在实现大型量子通信系统的全部潜力之前，仍然存在许多挑战。布鲁克海文实验室的量子网络设施旨在应对所有这些挑战以及后面随之而来的更多挑战。作为一个实验设施，它向全球的用户社区开放。从这些研究工作中扩展出的实验机会将集中在基础量子设备的开发上，其中包括纠缠产生和检测，以及便携式量子存储器的表征，还有重要的是通过室温操作实现可扩展性。

布鲁克海文实验室仪器部门量子系统组的科学家Julian Martinez-Rincon说：“该设施的一个关键方面是它能够将这些量子硬件构建块与现有的现实城际光纤集成，并能在它们与当前的互联网集成后表征它们的性能。这些工作的目标是进行长距离纠缠实验，以实现分布式量子传感和计算等新的科学应用，以及开发算法和协议来远程控制区域性量子互联网测试平台。”

该设施的长期愿景是成为量子中继器辅助纠缠分布式网络的首批实例之一，该网络将能够在其所有量子节点处预测和维持纠缠。该设施的光纤网络基础设施目前正在扩展，以覆盖美国长岛和纽约市大都市区的更多节点。这包括布鲁克海文实验室、石溪大学和纽约市的多功能量子节点，并由位于康马克和韦斯特伯里的纠缠生成和交换节点进行辅助。

与此同时，该设施研究人员正在努力创建一个“自由空间光链路”，它将通过在布鲁克海文实验室和石溪大学之间提供一个露天且直接的、站点到站点的纠缠分发通道，并且独立于地下的基础设施。其屋顶建设工作正在进行中，光学系统也正在积极开发中，并已经通过一个较小规模的系统演示了通过自由空间并返回的高效连接。

Carini说：“量子网络提供了一种更加精确、快速和安全的通信形式，它将触及并影响我们日常生活中几个关键的行业和应用。布鲁克海文实验室和我们在石溪大学的合作伙伴很高兴能够站在这场技术革命的最前沿。”（编译:Qtech）