科学家首次用量子隐形传态技术实现量子三元通信

资料来源:aleksandarakovski/IStock

请和我们一起庆祝量子物理学领域的一项新成就:科学家能够同时“传输”三种状态的量子信息，为量子计算和通信开辟了一系列新的可能性。

在那之前，量子隐形传态只能通过量子位来实现，尽管它能传播的距离令人印象深刻。这项概念验证研究表明，未来的量子网络可以比我们想象的承载更多的数据和更少的干扰。

如果你对qutrits知之甚少，让我们先退一步。简而言之，在经典计算中，一个名为bit的小数据单元可能处于两种状态之一，即0或1。但是在量子计算中，我们有量子位，它可以是0和1(即叠加态)。

现在，qutir it和trit之间有相同的关系，叠加态可以加到经典态0，1和2上。qutrit可以同时完成所有这些功能，因此它在计算机处理能力或可以同时发送的信息量方面又向前迈进了一大步。

对于量子计算的研究者来说，它的复杂性也增加了。

既然我们已经知道qutrits，什么是量子隐形传态？它通过一种叫做“量子纠缠”的现象从一个地方到另一个地方获得量子信息，爱因斯坦称之为“幽灵距离效应”。这就是两个量子粒子(或粒子群)是如何相互连接的，因此无论它们在物理上相距多远，一个粒子都能反映另一个粒子的特性。

这不是科幻意义上的真正的瞬间移动，而是基于一个地方的数据从一个地方到另一个地方的实时数据，这可能跨越很长的距离。这种量子信息可以通过光子传输。一种可能的未来用途是创建一个不会受到物理干扰的互联网(因为任何干扰都会破坏信息本身)。

通过仔细校准激光器、分束器和硼酸钡晶体，并将光子路径分成三个非常接近的部分，研究人员创造了一个量子三元体系，并产生了一个纠缠态。

在12个状态或纠缠度的测量中，系统产生的保真度为0.75——也就是说，其中四分之三是精确的结果。研究人员表示，尽管设备仍然缓慢且效率低下，但足以证明量子隐形传态是可能的。

许多科学家都专注于量子传输领域的研究。无论哪一组科学家能够真正声称首先达到了这一新的传输水平，这都是量子通信领域的一个重要时刻——尽管目前它的实际应用仍然有限。

该团队还表示，他们将在未来升级他们的系统，甚至有可能达到令人眼花缭乱的四态粒子(ququarts，即向qutrits添加额外的比特)。

研究人员在论文中写道:“我们的工作结合了以前的两态粒子复合态和多*度的传输方法，为量子粒子的完全传输提供了一个完整的工具箱。”

“我们希望我们的结果将为高维量子技术的应用铺平道路，因为传输在量子中继器和量子网络中扮演着核心角色。”

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译李同信，转载必须授权