伊利诺伊州-快速量子网络(IEQNET)的一组研究人员利用本地光纤成功地在美国能源部的两个实验室之间部署了一条长距离的量子网络。该实验标志着量子编码光子(传递量子信息的粒子)和经典信号首次以前所未有的同步速度在大都市范围内同时传递。

与IEQNET进行这项实验的合作伙伴包括阿贡国家实验室、费米实验室、西北大学和加州理工学院。该团队的研究人员表明，量子和经典信号有可能在同一个网络光纤上共存并实现同步，且无论是在大都市圈的长距离还是在现实世界的条件下。

当经典计算机需要执行同步操作和功能时,它们依赖于一种网络时间协议。该协议会在承载信息的同一网络上分发时钟信号，其精度要比眨眼的速度还快一百万倍。而使用量子计算，所需的精度还要更高。

为了确保他们能得到一对纠缠的光子，研究人员必须产生大量的量子编码光子。如果要知道哪些光子对是纠缠的，就需要非常高的同步性。该团队使用类似的计时信号来同步费米实验室与阿贡国家实验室量子网络中每个节点的时钟。

他们使用精密的电子设备并根据已知的因素——如距离、速度以及光纤中由环境产生的干扰——来调整此定时信号。因为两个实验室之间只有两根光纤，研究人员不得不用携带了纠缠光子的同一根光纤来发送时钟信号。而他们将时钟信号与量子信号分离的方法是使用不同的波长。

最终，两个信号都得到了适当的分配和控制，计时信号和光子从费米实验室的源头处分发。当光子到达每个位置时，会使用阿贡国家实验室的超导纳米线单光子探测器进行测量和记录。该量子网络的同步速度非常高，以至于在每个位置的时钟中仅记录了万亿分之五秒的时差。

这种精度将使科学家能够准确地识别和操纵纠缠的光子对，以支持在现实世界条件下的大都市远距离量子网络上进行操作。现在，IEQNET团队正准备进行下一个实验，以证明一种能够使来自不同纠缠对的光子间存在纠缠的过程，从而创建更长的量子通信通道。（编译:Qtech）