纠缠原子钟的量子网络

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根据《自然》杂志本周发表的研究，牛津大学的科学家首次展示了由两个纠缠光学原子钟组成的网络，并展示了如何使用远程时钟之间的纠缠来提高其测量精度。

提高多原子钟之间频率比较的精度，有可能解锁我们对各种自然现象的理解。例如，在测量基本常数的时空变化，对于使用原子钟的频率来测量两个位置的高度的大地测量，甚至在寻找暗物质时，这都是必不可少的。

精度的基本极限

纠缠——一种量子现象，其中两个或多个粒子连接在一起，以至于它们无法再独立描述，即使在很远的地方——是达到量子理论确定的精度基本极限的关键。虽然之前的实验表明，同一系统中时钟之间的纠缠可用于提高测量质量，但这是研究人员首次能够在两个单独的远程纠缠系统中的时钟之间实现这一点。这一发展为上述应用铺平了道路，在这些应用中，将不同位置的原子频率与尽可能高的精度进行比较至关重要。

《自然》上发表的论文的作者之一Bethan Nichol表示：“由于牛津大学整个团队多年的辛勤工作，他们的网络设备只需按一下按钮，就可以生产出高保真度和高速率的纠缠离子对。没有这种能力，这种演示是不可能的。”

最先进的量子网络

牛津团队使用最先进的量子网络来实现他们的结果。该网络由牛津大学领导的由17所大学组成的财团英国量子计算和仿真（QCS）中心开发，专为量子计算和通信而设计，而不是为量子增强计量学而设计，但研究人员的工作证明了此类系统的多功能性。实验中使用的两个时钟相距只有2米，但原则上，这些网络可以扩展到更大的距离。

“虽然他们的结果在很大程度上是原则证明，而且他们实现的绝对精度比技术水平低几个数量级，但研究团队希望这里展示的技术有朝一日可能会改善最先进的系统。”论文的另一位作者Raghavendra Srinivas表示：在某个时候，需要纠缠，因为它为量子理论允许的终极精度提供了一条路径。

牛津大学团队负责该实验的David Lucas教授表示：“他们的实验显示了量子网络对计量学的重要性，并将其应用于基础物理学以及更知名的量子密码学和量子计算领域。”

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