大家是时候庆祝量子物理学领域的又一个突破了:科学家们已经能够传送一条量子信息,或者说一段基于三种状态的量子信息,这为量子计算和通信开辟了一整套新的可能性。

到目前为止,量子遥传还只能用量子位元进行管理,尽管距离非常远。而一项新的概念验证研究表明,未来的量子网络将能够携带比我们想象的更多的数据,所受的干扰也会更少。

如果你对量子态的概念还不太熟悉,就让我们先来理一理。简单地说,在经典计算中,我们称之为比特的小数据单元可以处于两种状态之一:0或1。但在量子计算中,量子比特可以同时是0和1(这被称为叠加)。一个量子点可以同时是所有这些,这使得它在计算机处理能力或一次性发送的信息量方面有了飞跃。

现在我们已经搞懂了量子态,那么量子遥传是什么呢?它通过一种叫做量子纠缠的现象(爱因斯坦将其称之为幽灵般的超距作用)将量子信息从一个地方传递到另一个地方。因为两个量子粒子相互连接,因此一个粒子可以揭示另一个粒子的性质,不管它们在物理意义上相距多远。

这并不是科幻意义上的瞬间移动,而是能在一个地方立即获得另一个地方读取的数据,不管两地相距多远。这种量子信息可以通过光子发射,这可能让我们在未来看到一种受物理学基本定保护的无法破解的互联网 (因为任何形式的干扰都会破坏要传递的信息)。

通过精心校准的激光器、分束器和硼酸钡晶体等装置,研究人员将光子的路径分割成彼此非常接近的三个部分,从而能够创建量子态并产生纠缠态。通过对12个状态或纠缠度的测量,最终发现该系统的精确度为四分之三。研究人员说,虽然安装过程仍然缓慢且效率低下,但这足以证明远距离传送是可能的。不过,正如丹尼尔·加里斯托在《科学美国人》上所报道的,这些研究人员可能已经被另一个团队打败了。然而,第二组科学家只记录了10个状态的量子远距传送,他们的工作还没有被同行评审的期刊所接受。

无论哪一批科学家能够真正宣称已经率先达到了这一新的传送水平,这都是量子通信领域的一个重要时刻,即使它的实际应用目前仍受到限制。

本文译自 sciencealert,由译者 Lough 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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