遠(yuǎn)距離高保真量子隱形傳態(tài)實(shí)現(xiàn)
成邁向?qū)嵱昧孔踊ヂ?lián)網(wǎng)里程碑
據(jù)《PRX量子》最新報道，美國研究團(tuán)隊(duì)利用現(xiàn)有材料和最先進(jìn)的量子裝置，搭建了兩個測試臺，首次在44公里的遠(yuǎn)距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)了保真度大于90%的量子隱形傳態(tài)。此研究是建立未來量子互聯(lián)網(wǎng)的重要舉措，或?qū)⒔o安全通信、數(shù)據(jù)存儲、精確傳感和計算領(lǐng)域帶來徹底改變。
在量子互聯(lián)網(wǎng)中，儲存在量子比特中的信息通過糾纏，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信息傳輸。這其中的糾纏態(tài)，是指兩個粒子即使相距很遠(yuǎn)，它們之間依舊存在內(nèi)在聯(lián)系的現(xiàn)象。
量子網(wǎng)絡(luò)的一個關(guān)鍵特征是量子網(wǎng)絡(luò)保真度，即隱形傳態(tài)傳輸?shù)馁|(zhì)量，其表征了隱形傳輸過程中的量子比特與原始量子比特的接近程度。在最新研究中，量子隱形傳態(tài)的保真度超過了90%。
研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、美國加州理工學(xué)院教授瑪利亞·斯皮洛普魯解釋說，在設(shè)計用于連接先進(jìn)量子設(shè)備(包括量子傳感器)的量子網(wǎng)絡(luò)時，高保真度十分重要。
實(shí)驗(yàn)用到的兩個量子網(wǎng)絡(luò)測試臺來自于加州理工學(xué)院和費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室。這兩個十分獨(dú)特的量子網(wǎng)絡(luò)測試臺，使用最先進(jìn)的固態(tài)光探測器，配合以緊湊的光纖結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)近乎自主的數(shù)據(jù)采集、控制、監(jiān)測、同步和分析功能。與現(xiàn)有電信基礎(chǔ)設(shè)施以及新興量子處理和存儲設(shè)備兼容的遠(yuǎn)距傳輸系統(tǒng)，是邁向?qū)嵱昧孔踊ヂ?lián)網(wǎng)的重要里程碑。
斯皮洛普魯表示：“在可持續(xù)、高性能和可擴(kuò)展的量子隱形傳態(tài)系統(tǒng)方面實(shí)現(xiàn)這一里程碑，我們感到非常自豪，隨著預(yù)計將在2021年第二季度完成的系統(tǒng)升級，結(jié)果將得到進(jìn)一步改善。”
研究人員稱，隨著技術(shù)的進(jìn)步，一個真正的全球性網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒓m纏態(tài)分布到連接的量子計算機(jī)和傳感器上，這種完整的量子互聯(lián)網(wǎng)或?qū)⒃?0年之后變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
這項(xiàng)研究得到了美國能源部科學(xué)辦公室“通過量子信息科學(xué)促進(jìn)發(fā)現(xiàn)”計劃的支持。
總編輯圈點(diǎn)
無論是理解還是展示量子物理，都是極其不易且令人費(fèi)解的。譬如說量子隱形傳態(tài)，它實(shí)際上不會輸送任何物質(zhì)或能量，但卻是一種全新的通信方式。我們可以這樣去想：一個叫量子態(tài)的東西，攜帶著量子信息，經(jīng)由一種匪夷所思的“超時空傳輸”，在A地神秘消失，在B地又神秘出現(xiàn)。這其實(shí)只是量子通信中最為簡單的一種，但一樣擁有著“絕不泄密”的特點(diǎn)，也正因此，我們才視其為下一代IT技術(shù)的支撐性研究。(記者馮衛(wèi)東)
關(guān)鍵詞： 量子隱形傳態(tài)
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