科技：科学家证明量子通信的核心问题已经可以通过现有电信设施解

近日，一支由芝加哥大学研究人员大卫·克里斯尔（David Christle）领导的国际团队发表了一份研究报告，他们证明了利用现有电信网络的常用材料和协议，是可以实现量子通信的。这一研究成果标志着，我们朝量子现象的实际应用迈出了重要一步。

正如物理学期刊《物理评论X》上的论文所详述的那样，克里斯尔及其同事利用日常电子设备的常见材料——碳化硅晶片中的原子缺陷，让粒子实现了量子纠缠。量子纠缠是一种现象，可以让两个不同的粒子紧密地联系在一起，因而对其中一个粒子施加影响，就会自动影响到另一个粒子。事实上，这些粒子的联系是如此紧密，其产生的效果基本上就像是一个粒子同时存在于多个位置。

克里斯尔及其同事所利用的碳化硅晶片的原子缺陷是指，这种材料中缺失了一个原子，导致相邻原子对自己的电子进行重新排序。然后，研究人员对一种名为自旋的量子特性加以利用，将信息以量子比特的形式储存。量子比特与普通计算机的比特很像，只不过，它不是“非0即1”，而是“又0又1”。

“这项研究工作的一个关键性突破在于，我们发现了原子缺陷的一种内在机制，让我们得以把自旋态转化为光。”克里斯尔解释说，“这意味着，我们找到了一种把自旋态与光子状态纠缠在一起的方法。本质上，这意味着量子信息不再是固定的，从某种意义上说，它现在是可移动的。

要理解这如何应用于一套简单的量子通信系统，我们可以设想，有两个碳化硅晶片被特定长度的光纤分隔开来，研究人员可以用激光器操纵这些晶片中的缺陷，以产生一个电子自旋态以及与该电子发生纠缠的光子。