中国科学技术大学(中国科大)近期在量子信息科学领域取得了重要突破,首次实验验证了星形网络结构中的量子非局域性。这一成果不仅深化了对量子基础物理的理解,也为未来量子网络技术的发展提供了关键支撑。量子非局域性是量子力学中的核心特性,描述了量子系统在空间分离下仍能保持关联的现象,而星形网络作为一种多节点拓扑结构,在分布式量子计算和量子通信中具有广泛应用前景。
在实验中,中国科大团队设计并构建了一个星形量子网络模型,其中央节点与多个外缘节点通过量子纠缠连接。通过精确操控和测量,研究人员观察到了网络中各节点间的非经典关联,这些关联无法用经典局域理论解释,从而证实了星形网络中量子非局域性的存在。该验证不仅涉及贝尔不等式等量子非局域性测试方法,还拓展了多体系统中的量子关联研究,为解决量子网络中的同步性、安全性和效率问题奠定了基础。
从网络技术服务的视角来看,这一突破对量子互联网和分布式量子信息处理具有重要意义。星形网络结构模拟了现实世界中的中心化通信系统,例如卫星中继或数据中心网络,验证其量子非局域性有助于开发更高效的量子密钥分发协议、分布式量子传感和量子云计算服务。基于此类网络的量子技术服务有望提升数据传输的安全性、降低延迟,并推动人工智能、物联网等领域的创新应用。
中国科大的这一成就标志着量子网络研究迈出了关键一步,它不仅强化了量子力学的基础理论,还展示了网络技术服务在量子时代的潜力。随着后续研究的深入,星形量子网络或将成为构建全球量子互联网的基石,为社会带来革命性的技术变革。