今年早些時候,我們慶祝了量子物理領域的首次:科學家們能夠「傳送」一個庫特里特,或基於三種狀態的量子訊息,為量子計算開闢了一系列新的可能性量子計算和溝通。
到目前為止,量子隱形傳態已經僅被管理與量子比特,儘管距離令人印象深刻。這項概念驗證研究表明,未來的量子網路將能夠攜帶比我們想像的更多的數據,並且幹擾更少。
如果您對 qutrits 的概念不熟悉,首先讓我們退後一步。簡而言之,我們在經典計算中稱為位元的小資料單元可以處於兩種狀態之一:0 或 1。量子位元,可以同時為 0 和 1(稱為疊加)。
現在,qutrit 與 trit 具有相同的關係,將疊加添加到可以表示為 0、1 或 2 的經典狀態。
它也為量子計算研究人員增加了一定程度的複雜性。
現在我們已經掌握了量子態,那什麼是量子隱形傳態呢?嗯,它透過一種稱為量子的現象將量子訊息從一個地方傳輸到另一個地方糾纏,或阿爾伯特愛因斯坦所說的「幽靈般的遠距離作用」。這就是兩個量子粒子(或粒子群)相互連結的地方,這樣一個粒子就能揭示另一個粒子的屬性,無論它們在物理上相距多遠。
這不是科幻意義上的真正的隱形傳送,但它是根據其他地方的另一個讀數立即從一個地方獲取數據,可能跨越很長的距離。此量子資訊可以被發射透過光的光子,我們將來可能看到的一種用途是創建不可破解的互聯網網絡,並受到基本物理定律的保護(因為任何類型的干擾都會破壞資訊本身)。
透過仔細校準的雷射、分光鏡和硼酸鋇晶體,研究人員能夠創建他們的 qutrit 並產生糾纏狀態。
在 12 個狀態或糾纏的測量中,系統產生了 0.75 的保真度——四分之三的時間都是準確的結果。研究人員表示,雖然該裝置仍然緩慢且低效,但這足以表明量子隱形傳態是可能的。
不過,正如丹尼爾·加里斯托 (Daniel Garisto) 在科學美國人。不過,第二組科學家只記錄了跨越 10 個州的量子隱形傳態,而且他們的工作尚未被同行評審的期刊接受。
無論哪一組科學家能夠真正聲稱首先達到了這種新的隱形傳態水平,這都是量子通訊領域的一個重要時刻——即使它的實際應用目前還受到限制。
團隊還表示,他們應該能夠在未來升級他們的系統,甚至可能升級到令人眼花繚亂的 ququarts(qutrits,添加了額外的位元)的高度。
研究人員在論文中寫道:“結合以前的雙粒子複合態和多個自由度的隱形傳態方法,我們的工作提供了完整的量子粒子隱形傳態工具箱。”他們的論文。
“我們預計我們的結果將為高維度量子技術應用鋪平道路,因為隱形傳態在量子中繼器和量子網路中發揮核心作用。”
該研究發表於物理評論快報。
本文的一個版本於 2019 年 8 月首次發布。