雖然在此研究中所描述的方法將不會取代城市地鐵或巴士的轉(zhuǎn)運(yùn)站，但它可以幫助找到破解電信網(wǎng)絡(luò)的黑客的證據(jù)，以及實現(xiàn)“量子互聯(lián)網(wǎng)”，對實現(xiàn)非常強(qiáng)大的量子計算機(jī)互聯(lián)有很大幫助。
從宇宙中的一個點到另一個點之間進(jìn)行遠(yuǎn)端傳送一個對象，而沒有空間的移動，可能聽起來像是科幻小說，但是從1998年開始量子物理學(xué)家就其實一直嘗試用量子隱形傳態(tài)。目前這種量子隱形傳態(tài)的距離記錄是2012年宣布的約89英里（143公里），是在非洲西北海岸的海面上加那利群島的拉帕爾馬和特內(nèi)里費(fèi)兩個島之間實現(xiàn)的。
幽靈般的特性
量子隱形傳態(tài)是量子物理的奇異性質(zhì)，并發(fā)現(xiàn)宇宙的基本構(gòu)建塊，如亞原子粒子，可以同時出現(xiàn)在兩個或更多的地方存在。具體地說，量子隱形傳態(tài)取決于一個被稱為“量子糾纏”的奇怪現(xiàn)象，其中的物體可以在瞬間相互聯(lián)系和相互影響，不管它們相距多遠(yuǎn)。
目前，研究人員不能傳送物質(zhì)（比如人）跨越空間，但他們可以利用量子隱形傳態(tài)從一個地方到另一個地方進(jìn)行發(fā)送信息。例如，一個電子的量子隱形傳態(tài)，首先會涉及糾纏電子對。接下來，一對電子中的一個會停在一個地方，而另一個電子會在物理意義上傳輸?shù)搅硪粋€地方，而不管這個距離有多遠(yuǎn)。
然后，對被傳輸電子的基本細(xì)節(jié)或 “量子態(tài)”進(jìn)行分析，這一行為也會破壞了其量子態(tài)。最后，該數(shù)據(jù)被發(fā)送到目的地，它可以用于其他的電子上，并重新創(chuàng)建第一個電子，所以，它和之前的那個電子是不能區(qū)別的。對于所有意圖和目的，都會通過電子進(jìn)行了傳送。（因為數(shù)據(jù)是使用普通的信號，如光脈沖或電子，量子隱形傳態(tài)不會比光速更快。）
現(xiàn)在，有兩個研究小組已經(jīng)獨立報告了數(shù)英里距離光纖網(wǎng)絡(luò)中的量子隱形傳態(tài)，分別是在中國合肥和加拿大阿爾伯塔的卡爾加里。科學(xué)家們發(fā)表在9月的《自然光子》雜志上的兩篇獨立的研究論文分別進(jìn)行了研究細(xì)節(jié)的論述。
未來科技
量子隱形傳態(tài)是許多潛在的未來技術(shù)的關(guān)鍵。例如，量子密碼術(shù)可以使用量子隱形傳態(tài)的方式安全地在兩個點之間進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，并可以自動檢測任何入侵。此外，人們可以使用量子隱形傳態(tài)在一個“量子互聯(lián)網(wǎng)”上與量子計算機(jī)共享數(shù)據(jù)，并且之前的研究建議就像是宇宙中的原子一樣可以在一個瞬間運(yùn)行更多的計算。
“在未來，如果你有一個量子計算機(jī)，如果用戶想使用它，他們可以發(fā)送數(shù)據(jù)到量子計算機(jī)并得到相應(yīng)的結(jié)果，就像現(xiàn)代的云計算，”張強(qiáng)說，他是合肥中國科技大學(xué)的量子工程師，且是該研究論文的共同高級作者。
兩個量子隱形傳態(tài)實驗涉及通信距離達(dá)7.7英里（12.5公里）之間的三個不同的位置，以模仿未來的量子網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。在之前的相似的這種三點距離的實驗設(shè)置，其距離是小于0.6英里（1公里）的。
以前的實驗涉及三個實驗室并設(shè)置使用可見光脈沖，它不能在光纖內(nèi)傳輸很遠(yuǎn)的距離。相比之下，新的研究采用了在日常的電信網(wǎng)絡(luò)中所使用的紅外光進(jìn)行，它可以傳輸更遠(yuǎn)的距離。他們還使用了在每個城市中的預(yù)先存在的光纖網(wǎng)絡(luò)。
長距離量子隱形傳態(tài)涉及激光光束的同步技術(shù)，直到他們在單個光子水平才能夠彼此分辨，即使光纖鋪設(shè)在不斷變化的幾英里距離的環(huán)境中。這兩個研究團(tuán)隊都受益于最近的單光子探測器的改進(jìn)，研究人員說。
“我們很自豪，在現(xiàn)場測試中觀察到的結(jié)果并沒有比在實驗室測試中觀察到的下降多少，”孫啟超說，他是中國科技大學(xué)的量子工程師并且是該研究論文的主要作者。“這意味著我們的系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗噪聲能力，在現(xiàn)實世界的復(fù)雜環(huán)境中會產(chǎn)生這種噪聲。”
相比中國科技大學(xué)的約兩個光子每小時，卡爾加里實驗有一個更快的傳輸速率約17光子每分鐘（或每小時1020）。然而，卡爾加里的研究人員實現(xiàn)這種傳輸速度所設(shè)置的程序限制了它的直接在實際中的應(yīng)用，F(xiàn)rédéric Grosshans是位于法國巴黎南大學(xué)的量子信息的研究者，在評論雙方的研究中時說。
這兩個研究小組還采用了多種方法來保持激光器的同步。每一組使用不同的技術(shù)，這意味著可以將其要素整合，實現(xiàn)更好的效果，Grosshans在他的評論中寫到。
一個未來的研究方向?qū)⑹菙U(kuò)展量子隱形傳態(tài)網(wǎng)絡(luò)“到100公里[ 60英里]的距離尺度，這將實現(xiàn)城際量子隱形傳態(tài)，”孫說。這將涉及要提高探測器的效率和抑制干擾源，孫補(bǔ)充說。
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
