量子通信网络在无人机的帮助下走得更远

未来，通信网络可能基于量子力学的奇异世界，现在我们离这个现实又近了一步。的研究人员已经展示了一个量子网络，其中纠缠光子在无人机和地面站之间发射，成功地将它们的量子链接维持在 1 公里(0.6 英里)的距离内。

量子纠缠涉及成对的粒子变得如此交织，以至于无法单独描述它们。通过测量其中一个的属性，例如它的极化，您将能够分辨出其合作伙伴的相同属性。更奇怪的是，似乎你实际上正在立即改变伙伴的状态，无论他们相隔多远。

可以利用这种奇怪的现象来构建快速而安全的量子通信网络。产生纠缠的光子对，然后将一个光子传递给每个用户，让他们通过测量光子立即进行通信。迄今为止，大多数实验装置都使用光纤电缆对此进行了测试，但是当光子从光纤的侧面反弹时，它们可能会在长距离内失去纠缠。

通过空气传输它们可能会增加量子通信的工作距离。过去，这是使用Micius 等卫星完成的，该卫星几年前通过在相距 1,200 公里(746 英里)的两个地面站之间传输量子信息打破了记录。

但并非总是可以访问卫星，并且可能存在一些技术困难。因此，在这项新研究中，南京大学的研究人员尝试了一种更接近地面的类似装置——无人机。

在这个实验中，研究人员想要连接两个地面站，一个昵称为 Alice，另一个昵称为 Bob。每个站点使用具有 26 毫米宽孔径和单光子探测器的望远镜收集光子。但这不是车站之间的直接联系——有两架无人机在它们上方的天空中盘旋。

第一架无人机产生纠缠的红外光子对，然后将其中一个发送到爱丽丝站，另一个发送到第二架无人机。这架无人机使用光纤准直它接收到的光子，有效地“聚焦”它们，然后它们可以被传递到地面上的鲍勃站。

无人机相距约 200 米(656 英尺)，每架距离它传递光子的站点 400 米(1,312 英尺)，这意味着信息有效地总共传播了 1 公里。爱丽丝记录了大约 25% 的光子发送出去，而鲍勃只捕捉到了大约 4%。这听起来可能很低，但与之前的光纤实验相比，这是一个不错的进步，当时只有大约 1% 的光子完成了旅程。

该团队比较了 Alice 和 Bob 站接收到的光子的极化，发现它们在整个旅程中确实保持纠缠状态。

研究人员说，下一步是增加更多的无人机以增加网络的规模，有可能在整个城市提供量子链接。与卫星或光纤网络不同，成群的无人机最终可以在需要时相对较快地部署，几乎在任何地方。它们可以连接两个没有直接视线的点，并且与塔不同，它们可以移动以避开障碍物或恶劣天气。

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