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(2)

碳化硅晶片

光子纠缠是量子通信的核心。由于光子纠缠极端脆弱，因此，它被认为是两个位置之间进行信息交换的最安全方法之一。当光子纠缠的状态被测量时，必然会让量子系统发生变化。这意味着，任何试图拦截量子系统中双方通信的窃听者都将扰乱系统本身，并让双方意识到窃听行为的发生。

从信息安全的角度看，量子密钥分配的脆弱性被认为是一件好事。尽管如此，在创建实用型量子通信网络的过程中，这种脆弱性也造成了一些问题。这是因为，随着传输距离的增加，光子与光纤或与空气相互作用产生的干扰将愈发严重地降低量子系统的质量。到了某个时候，量子系统将完全“退相干”，失去信息载体的作用。

到目前为止，利用原子缺陷产生纠缠的最长距离纪录只有不到一英里。在那项实验中，研究人员利用钻石中名为“氮-空穴色心”的缺陷产生了纠缠。同碳化硅的缺陷一样，钻石的氮-空穴色心能够长时间维持电子自旋态，而且还可以充当将自旋态转化为光的界面。

然而，相较于钻石的氮-空穴色心，利用碳化硅的缺陷来产生光子纠缠拥有诸多优点。首先，碳化硅晶片被广泛应用于高电压或高温条件下工作的商用电子设备。与钻石不同，这些晶片制备简单，成本低廉，使得它们更适用于规模化的量子网络。

但它主要的优点还在于，碳化硅缺陷能够在与光纤兼容的波长下工作。而钻石只能在可见光谱的波长上发挥作用，这降低了它们在光纤传输中的适用性。

“这意味着，在一千米的光纤之内，使用钻石损失光子的机率要比使用碳化硅高出十倍。”克里斯尔说，“较低的损失意味着，在光纤连接的远程缺陷之间产生纠缠，其成功的可能性更大。”