遠距離高保真量子隱形傳態實現 成為建立未來量子互聯網的重要舉措

據《PRX量子》最新報道，美國研究團隊利用現有材料和最先進的量子裝置，搭建了兩個測試臺，首次在44公里的遠距離內實現了保真度大于90%的量子隱形傳態。此研究是建立未來量子互聯網的重要舉措，或將給安全通信、數據存儲、精確傳感和計算領域帶來徹底改變。

在量子互聯網中，儲存在量子比特中的信息通過糾纏，實現遠距離信息傳輸。這其中的糾纏態，是指兩個粒子即使相距很遠，它們之間依舊存在內在聯系的現象。

量子網絡的一個關鍵特征是量子網絡保真度，即隱形傳態傳輸的質量，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，量子隱形傳態的保真度超過了90%。

研究項目負責人、美國加州理工學院教授瑪利亞·斯皮洛普魯解釋說，在設計用于連接先進量子設備(包括量子傳感器)的量子網絡時，高保真度十分重要。

實驗用到的兩個量子網絡測試臺來自于加州理工學院和費米實驗室。這兩個十分獨特的量子網絡測試臺，使用最先進的固態光探測器，配合以緊湊的光纖結構，可以實現近乎自主的數據采集、控制、監測、同步和分析功能。與現有電信基礎設施以及新興量子處理和存儲設備兼容的遠距傳輸系統，是邁向實用量子互聯網的重要里程碑。

斯皮洛普魯表示：“在可持續、高性能和可擴展的量子隱形傳態系統方面實現這一里程碑，我們感到非常自豪，隨著預計將在2021年第二季度完成的系統升級，結果將得到進一步改善。”

研究人員稱，隨著技術的進步，一個真正的全球性網絡能夠將糾纏態分布到連接的量子計算機和傳感器上，這種完整的量子互聯網或將在10年之后變為現實。

這項研究得到了美國能源部科學辦公室“通過量子信息科學促進發現”計劃的支持。

總編輯圈點：

無論是理解還是展示量子物理，都是極其不易且令人費解的。譬如說量子隱形傳態，它實際上不會輸送任何物質或能量，但卻是一種全新的通信方式。我們可以這樣去想：一個叫量子態的東西，攜帶著量子信息，經由一種匪夷所思的“超時空傳輸”，在A地神秘消失，在B地又神秘出現。這其實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，也正因此，我們才視其為下一代IT技術的支撐性研究。

(馮衛東)