今年早些时候,我们庆祝了量子物理领域的首次:科学家们能够“传送”一个它削减了,或基于三种状态的量子信息,为量子计算开辟了一系列新的可能性和沟通。
到目前为止,量子隐形传态已经仅被管理与量子比特,尽管距离令人印象深刻。 这项概念验证研究表明,未来的量子网络将能够携带比我们想象的更多的数据,并且干扰更少。
如果您对 qutrits 的概念不熟悉,首先让我们退后一步。 简而言之,我们在经典计算中称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,我们有量子比特,可以同时为 0 和 1(称为叠加)。
现在,qutrit 与 trit 具有相同的关系,将叠加添加到可以表示为 0、1 或 2 的经典状态。 qutrit 可以同时是所有这些,使其在 (例如)计算机处理能力或可以一次发送的信息量。
它还为量子计算研究人员增加了一定程度的复杂性。
现在我们已经掌握了量子态,那么什么是量子隐形传态呢? 嗯,它通过一种称为量子的现象将量子信息从一个地方传输到另一个地方,或阿尔伯特·爱因斯坦所说的“幽灵般的远距离作用”。 这就是两个量子粒子(或粒子群)相互联系的地方,这样一个粒子就能揭示另一个粒子的属性,无论它们在物理上相距多远。
这不是科幻意义上的真正的隐形传送,但它是根据其他地方的另一个读数立即从一个地方获取数据,可能跨越很长的距离。 这种量子信息可以被发射通过光的光子,我们将来可能看到的一种用途是创建不可破解的互联网网络,并受到基本物理定律的保护(因为任何类型的干扰都会破坏信息本身)。
通过仔细校准的激光器、分束器和硼酸钡晶体,研究人员能够创建他们的 qutrit 并产生纠缠状态。
在对 12 种状态或纠缠的测量中,系统产生了 0.75 的保真度——四分之三的时间都是准确的结果。 研究人员表示,虽然该装置仍然缓慢且低效,但这足以表明量子隐形传态是可能的。
不过,正如丹尼尔·加里斯托 (Daniel Garisto) 在科学美国人。 不过,第二组科学家只记录了跨越 10 个州的量子隐形传态,而且他们的工作尚未被同行评审的期刊接受。
无论哪一组科学家能够真正声称首先达到了这种新的隐形传态水平,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还受到限制。
该团队还表示,他们应该能够在未来升级他们的系统,甚至可能升级到令人眼花缭乱的 ququarts(qutrits,添加了额外的位)的高度。
研究人员在论文中写道:“结合以前的双粒子复合态和多个自由度的隐形传态方法,我们的工作提供了完整的量子粒子隐形传态工具箱。”他们的论文。
“我们预计我们的结果将为高维度量子技术应用铺平道路,因为隐形传态在量子中继器和量子网络中发挥着核心作用。”
该研究发表于物理评论快报。
本文的一个版本于 2019 年 8 月首次发布。