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加利福尼亚理工学院（CALTECH）的研究人员最近通过在量子网络中执行第一个**多重Qubits的Qubits **，跨越了量子物理领域的重要一步。这一进步可能会彻底改变未来的量子通信，特别是允许大大增加传输流量。尽管量子计算机正在进步，但建立适应性的网络基础架构变得至关重要，就像当今连接常规计算机的互联网一样。在本文中，我们将探讨这一特殊发现的含义及其如何改变世界技术格局。
量子纠缠在通信中的重要性
量子缠结是一种现象，其中两个或多个颗粒以一种影响另一个状态的状态的方式互连，是量子物理学的基本特性。在纠结状态下，粒子的量子状态的测量立即提供了有关另一个的信息。该特征对于在量子标度上进行通信至关重要，因为它允许通过量子网络共享甚至传送信息。
但是，该原则的实施是一个复杂而耗时的过程。量子位和数据传输的准备需要高度的精度和协调，这大大限制了可能的通信率。这是**多路复用**的概念。使用每个处理器或节点使用几个量子位，研究人员可以克服这一障碍。正如安德烈·鲁斯库克（Andrei Ruskuc）解释说的那样，这是加州理工学院的一名前博士生，同时准备量子和光子的传播使得可以按照所用量子数的数量成比例地开发缠结率。
技术挑战和创新
为了到达多路复用纠缠，研究人员使用了稀有物质晶体，Yttrium Orthovanatrate（YVO4）。通过用激光激发这种水晶，Yterbium原子释放了被他捕获的光子。每个节点都包含几个Qunbium原子，并且晶体缺陷意味着每个原子具有略有不同的光学频率，类似于传输的不同数据。
由于光子的频率差异，这项研究在这项研究之前被认为是不可能的。但是，由于有了真正的时间量子处理协议，加州理工学院已经表明，可以管理这些差异并创建纠结的Qubine状态。该协议，命名预先控制，使用光子到达时间收到的信息应用合适的量子电路，从而导致不同的yterbium原子之间的纠结状态。这项进步是发展高性能量子通信网络的主要里程碑。
量子网络的潜在应用和未来
稀土离子的独特特性与加州理工学院（Caltech）所证明的协议结合，为每个节点中包含数百个Quarbits的网络打开了道路。根据加州理工学院应用物理和电气工程教授安德烈·法拉恩（Andrei Faraon）的说法，这项创新基于这些离子的基础知识奠定了高性能量子通信系统的基础。
这一发现的含义是巨大的。量子网络可以改变我们传输和保护信息的方式，从而提供前所未有的安全性，这要归功于量子缠结的本质安全性。此外，这些网络可以通过允许计算和模拟传统计算机的不可想象的复杂性来促进各种科学领域的进步。
与现代互联网相似的量子网络结构的开发也可能使量子技术可用于更广泛的商业和工业应用。通过通过节点整合数百个量子位，研究人员希望进一步提高这些系统的效率和鲁棒性。
走向新的交流时代
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加州理工学院进行的研究构成了实现有效和不断发展的量子网络的重大进步。使用稀有材料和创新的治疗方案，研究人员克服了过去被认为无法克服的障碍，从而为新的交流时代开辟了道路。
尽管研究继续进行，但目的是扩展该技术，以将更多的量子位整合到每个节点中并改善治疗方案，以优化通信率和可靠性。这样的进步不仅可以重新定义沟通，还可以在量子密码学，分发它和人工智能等领域提供新的可能性。
随着这些进步，我们越来越接近一个未来，量子网络将成为一个切实的现实，不仅改变了技术，而且改变了我们对交流的基本理解。这个新的量子时代还会出现其他什么意外革命？
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