科學家已經更接近實現傳送的“星際迷航”壯舉。沒有人是星系跳躍，甚至是周圍的人，但是第一次，在兩個單獨的原子之間，在一個米的距離之間傳達了信息 - 大約一個碼。
這是一個被稱為的領域的重要里程碑量子信息處理馬里蘭州聯合量子研究所的克里斯托弗·夢露（Christopher Monroe）說，他領導了這項工作。
傳送是自然界最神秘的運輸形式之一：量子信息，例如粒子的旋轉或光子的極化，在不穿過任何物理介質的情況下從一個地方轉移到另一個地方。以前已經在光子（電磁輻射的單位或量子）之間實現了它，像光一樣）在很大的距離上，光子和原子的集合之間以及附近兩個原子之間通過第三個原子作用。
但是，這些都沒有提供可行的手段，可以長距離持有和管理量子信息。
現在，JQI團隊以及密歇根大學的同事都成功了傳送量子狀態直接從一個原子到另一個原子。該功能對於可行的量子信息系統是必需的，因為它們需要在傳輸的發送和接收末端進行內存存儲。
在1月23日期刊上科學，科學家報告說，通過使用協議，可以以90％的時間準確地恢復原子到原子傳送的信息，並且可以改善該數字。
門羅說：“我們的系統有可能構成大規模的'量子中繼器'的基礎，該量子可以在遠距離範圍內建立量子記憶。” “此外，我們的方法可以與量子位操作結合使用，以創建量子計算所需的關鍵組件。”
量子計算機可以執行某些任務，例如與加密相關的計算和巨型數據庫的搜索，比傳統機器要快得多。設計工作模型的努力是全球引起的強烈興趣。
傳送和糾纏
物理學家理查德·費曼（Richard Feynman）引用說：“如果您認為自己了解量子力學，就不會理解量子力學。”或者有時因此被引用：“我認為我可以肯定地說沒有人理解量子力學。”
但是，這是馬里蘭大學描述夢露的作品的方式。
傳送作用是因為僅出現在原子和亞原子量表上的出色量子現象稱為糾纏。一旦將兩個對象放在糾纏狀態，它們的屬性就會密不可分。儘管這些屬性在進行測量之前就本質上是不可知的，但是無論它們的相距多遠，測量一個對像都會立即確定另一個對象的特徵。
JQI團隊著手糾纏兩個單獨的ytterbium離子的量子狀態，以便可以將一個以一個條件體現的信息傳送到另一個條件。將每個離子分離在一個單獨的高空氣管中，懸浮在電磁場的無形籠子中，並被金屬電極包圍。
研究人員確定了離子的兩個易於辨認的地面（最低能量）狀態，它們將作為原子量子位或量子位的替代性“位”值。傳統的電子鑽頭（二進制數字的縮寫），例如個人計算機中的那些始終處於兩個狀態之一：OFF或ON，0或1，0或1，高電壓或低電壓等。但是，量子位可以合併為“疊加”，同時稱為“疊加”，例如同一硬幣，直到衡量的是衡量的，直到進行了測量。正是這種現象使量子計算具有非凡的能力。
激光脈衝啟動過程
在實驗過程開始時，每個離子（指定的A和B）以給定的基態初始化。
然後，將離子A從其籠子電極之一的特殊量身定制的微波爆發中照射，將離子置於兩個量子狀態的某些所需的疊加中，實際上將“寫入”到“記憶”中。
此後，兩種離子都會受到picsecond（一萬億個）激光脈衝的激發。脈衝持續時間是如此短，以至於每個離子僅發出一個光子，因為它散發出激光器所獲得的能量並落回兩個量子基接地狀態中的一個或另一個。
根據其掉入哪一個，離子排放出與兩個原子量子態狀態相對應的兩種光子（指定紅色和藍色）的兩種光子之一。正是那些光子之間的關係最終將提供糾纏發生的明顯信號。
Beamsplitter遇到
每個發射的光子都被一個鏡頭捕獲，被鏡頭捕獲到光纖電纜的單獨鏈中，並攜帶到50-50梁插曲儀上，在那裡光子可以直接通過分離器或反射。在樑的任一側都是探測器，可以記錄單個光子的到來。
在到達Beamsplitter之前，每個光子都處於狀態的不可知的疊加中。但是，在遇到Beamsplitter之後，每個人都具有特定的特徵。
結果，對於每對光子，可以進行四種顏色組合 - 藍藍色，紅色，藍紅色和紅藍色 - 以及兩個極化之一：水平或垂直。在幾乎所有這些變化中，光子要么相互取消，要么兩者都在同一檢測器中最終出現。但是，只有一個（也只有一個）組合，兩個檢測器都可以同時記錄一個光子。
然而，在這種情況下，實際上不可能分辨出產生哪種光子的離子，因為尚不知道到達檢測器的光子是否通過梁插曲儀或被其反射。
得益於量子力學的奇特定律，固有的不確定性將離子置於糾纏狀態。也就是說，每個離子都處於兩個可能的量子狀態的疊加中。在檢測器上同時檢測光子的同時檢測不經常發生，因此激光刺激和光子發射過程必須每秒重複數千次。但是，當每個檢測器出現光子時，它是離子之間糾纏的明確標誌。
當發現糾纏的條件時，科學家立即對離子A進行測量A。測量的行為將其遠離疊加而陷入確定的條件：兩個Qubit狀態之一。
但是，由於離子A的狀態與離子B不可逆地綁定，因此測量還迫使B進入互補狀態。根據在哪種狀態A中發現的狀態A，研究人員現在確切地知道將哪種微波脈衝應用於離子B，以恢復原始微波爆發寫給離子A的確切信息。這樣做會導致信息的準確傳送。
傳送與其他通信
將這種結果區分為傳送，而不是任何其他形式的通信，是，與原始內存有關的任何信息實際上都在離子A和離子B之間傳遞。相反，當測量離子A時，信息消失了，當將微波脈衝應用於離子B時，該信息會消失。
門羅說：“我們方法的一個特別有吸引力的方面是，它結合了光子和原子的獨特優勢。” “光子非常適合在長距離迅速傳輸信息，而原子為長壽命量子內存提供了寶貴的媒介……而且，以這種方式的量子信息傳送可能會構成一種新型的量子互聯網的基礎，該量子互聯網可以超越任何常規類型的經典網絡來實現某些任務的常規類型。”
這項工作得到了美國陸軍研究辦公室合同的情報高級研究項目活動計劃，信息邊界計劃的國家科學基金會（NSF）物理學以及聯合量子研究所的NSF物理邊界中心。
