邁向量子互聯(lián)網(wǎng)的重要一步,非相鄰節(jié)點量子隱形傳態(tài)實現(xiàn)|總編輯圈點

2022-05-27 01:56:00 來源: 科技日報 作者: 張夢然


愛麗絲,隱形傳態(tài)量子信息的接收者。在黑色鋁制圓筒內(nèi),鉆石樣品被冷卻到-270°C,以減少來自環(huán)境的噪音并實現(xiàn)量子控制。圖片來源:《自然》在線版

科技日報記者 張夢然

英國《自然》雜志25日發(fā)表的一項研究演示了在一個三節(jié)點量子網(wǎng)絡(luò)中,兩個非相鄰節(jié)點之間的量子信息隱形傳態(tài)。這一結(jié)果是朝著量子互聯(lián)網(wǎng)邁出的重要一步。

量子隱形傳態(tài)能將量子信息從一個位置傳送到另一個位置,在安全通信、量子計算、下一代互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)方面具有潛在應(yīng)用價值。迄今報道的關(guān)于這一效應(yīng)的實驗演示一直局限于兩個相連節(jié)點之間。而非相鄰節(jié)點間的隱形傳態(tài)對于量子網(wǎng)絡(luò)(如量子互聯(lián)網(wǎng))的構(gòu)建至關(guān)重要。

荷蘭代爾夫特理工大學(xué)研究團隊此次操作的量子網(wǎng)絡(luò),有3個用光纖連成一排的節(jié)點——愛麗絲、鮑勃和查理,愛麗絲和鮑勃之間以及鮑勃和查理之間有直接連接,但愛麗絲和查理之間沒有。實現(xiàn)隱形傳態(tài)首先要讓相鄰節(jié)點共享量子糾纏態(tài),然后在中間節(jié)點鮑勃這里進行量子交換,從而在愛麗絲和查理之間形成糾纏,讓量子信息能在它們之間直接隱形傳送。在保存脆弱量子信息的同時完成流程的每一步,要求對這種量子態(tài)的制備、操縱和讀取都做出改進。

研究團隊指出,研究中演示的非相鄰節(jié)點間的信息共享,或許代表了朝著構(gòu)建能通過量子信息隱形傳態(tài)進行通信的量子網(wǎng)絡(luò)又近了一步。

不過,美國國家標準與技術(shù)研究院和韓國科學(xué)技術(shù)研究院科學(xué)家在一篇同時發(fā)表的新聞與觀點文章中寫道,實現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)周圍無處不在的隱形傳態(tài)技術(shù)仍有幾步之遙??茖W(xué)家總結(jié)道,后續(xù)還需對該系統(tǒng)的多個特征進行改進,才能支持多次隱形傳態(tài),以及構(gòu)建大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)。

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甲地某一粒子的未知量子態(tài),要在乙地的另一粒子上還原出來,正是這樣奇異的量子糾纏,為量子計算機提供了巨大的計算能力,也是未來量子互聯(lián)網(wǎng)上共享信息的基礎(chǔ)資源?,F(xiàn)在,科學(xué)家們實現(xiàn)了量子網(wǎng)絡(luò)中遠程、非相鄰節(jié)點之間的量子隱形傳態(tài),證明了一旦成功準備好傳送器,任意量子比特狀態(tài),都可以以高于經(jīng)典界限的保真度進行傳送。它聽起來很難理解,但卻是未來量子網(wǎng)絡(luò)的硬件、軟件、各種傳輸協(xié)議的主要組成部分,而當這一網(wǎng)絡(luò)逐漸鋪就而成時,它也會為相應(yīng)的應(yīng)用程序打開了大門。

責任編輯: 左常睿