教育新闻网陆军研究人员发现了一种进一步增强量子系统的方法，可以为士兵提供更可靠，更安全的战场能力。
具体而言，这项研究为将来的量子网络如何设计以应对噪声和退相干的影响，或环境中量子系统信息的损失提供了信息。
作为美国陆军现代化战略中优先研究的领域之一，量子研究将有助于在2035年之前将其转变为一支多领域部队，并承担其持久职责，作为提供美国防御的联合部队的一部分。
美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的研究员布莱恩·科比博士说：“量子网络和整个量子信息科学将有可能导致计算，通信和传感能力的超越。” “陆军关注的示例应用包括安全秘密共享，分布式网络感知和有效决策。”
这项研究工作考虑了色散(在光学系统中发现的非常普遍的效应)如何影响三个或更多光粒的量子态。
色散是一种效应，当光脉冲通过诸如光纤之类的介质传输时，光脉冲会及时散开。这种影响会破坏通信系统中的时间相关性，从而可能导致数据速率降低或引入错误。
为了了解这一点，柯比说，考虑一下同时产生两个光脉冲的情况，目标是将它们发送到两个不同的探测器，以便它们同时到达。如果每个光脉冲通过不同的色散介质(例如两条不同的光纤路径)，则每个脉冲将随时间扩展，最终使脉冲的到达时间不那么相关。
柯比说：“令人惊讶的是，事实证明，量子力学的情况有所不同。” “在量子力学中，可以描述称为光子的单个光粒子的行为。在这里，巴尔的摩县马里兰大学的研究小组成员詹姆斯·弗兰森教授表示，量子力学可以在某些情况下每个光子上的色散实际上可以抵消，因此到达时间保持相关。”
柯比说，这样做的关键是所谓的纠缠，即量子系统之间的强相关性，这在古典物理学中是不可能的。
在这项经过同行评议的《物理评论》 A上发表的新著作“三个或更多光子的非局部色散抵消”中，研究人员将分析扩展到三个或更多纠缠光子的系统，并确定了在哪些情况下量子系统的性能优于经典系统。这是来自类似研究的独特之处，因为它考虑了噪声对两个量子位以上纠缠系统的影响，而纠缠系统是主要关注点。
柯比说：“这说明了未来的量子网络将如何设计来处理噪声和退相干的影响，在这种情况下，是专门针对色散的。”
另外，基于弗兰森在双光子系统上的初步工作的成功，有理由假设，只要在系统的另一部分上适当地应用色散，就可以抵消在一个量子系统的一部分上的色散。
柯比说：“我们的工作表明，通常，当您转向三个或更多光子的纠缠系统时，不可能实现完美的补偿。” “因此，未来量子网络中的色散缓解可能需要在每个通信通道中独立进行。”
此外，柯比说，这项工作对于量子通信很有价值，因为它可以提高数据速率。
Kirby说：“需要精确的时间来关联网络不同节点上的检测事件。” “通常，由于色散导致的量子系统之间时间相关性的减少将有必要在传输之间使用更大的定时窗口，以避免混淆顺序信号。”
由于Kirby及其同事的新工作描述了如何限制网络联合检测时间的不确定性，因此它将允许后续的传输更快地进行。
这项研究的下一步是确定这些结果是否可以在实验环境中轻松验证。
