量子態隱形傳輸是一種全新通信方式,它傳輸的不再是經典信息而是量子態攜帶的量子信息,是未來量子通信網路的核心要素。利用量子糾纏技術,需要傳輸的量子態如同科幻小說中描繪的“逾時空穿越”,在一個地方神秘消失,不需要任何載體的攜帶,又在另一個地方瞬間神秘出現。量子隱形傳態技術就是正在新興的通訊領域，利用量子糾纏現象，可以實現不傳送任何量子位而把量子位的未知態（即這個態包含的信息）傳送出去。這樣的淨結果，就是張三所擁有的“笑態=笑容+滑稽動作+搞笑服裝”，從張三處消失，並經過一個延遲（經典通訊和李四的操作時間），出現在李四那裡。張三位置不動，李四位置也沒有動，動的只是張三擁有的“笑態”，在李四處復活了。這在中國古代學術領域稱為“遁術”。與小說中稱為“遠距取物”不同的是，這只能稱為“遠距送物”，時間上送在先，復活在後。特別需要指出的是，上面的解說還受到線性的局限，理論上可以藉助量子的隱形傳態技術，傳輸任意複雜的量子態，包括這些態的組合。
基本介紹
- 中文名：量子隱形傳輸技術
- 屬於：科學技術
存放著機密檔案的保險箱被放入一個特殊裝置之後，可以突然消失，並且同一瞬間出現在相距遙遠的另一個特定裝置中，被人方便地取出。日前，由中國科大和清華大學組成的聯合小組在量子態隱形傳輸技術上取得的新突破，可能使這種以往只能出現在科幻電影中的“逾時空穿越”神奇場景變為現實。
示意圖
示意圖
示意圖聯合小組研究成員彭承志教授介紹，作為未來量子通信網路的核心要素，量子態隱形傳輸是一種全新的通信方式，它傳輸的不再是經典信息，而是量子態攜帶的量子信息。
“在經典狀態下，一個個獨立的光子各自攜帶信息，通過傳送和接收裝置進行信息傳遞。但是在量子狀態下，兩個糾纏的光子互為一組，互相關聯，並且可以在一個地方神秘消失，不需要任何載體的攜帶，又在另一個地方瞬間神秘出現。量子態隱形傳輸利用的就是量子的這種特性，我們首先把一對攜帶著信息的糾纏的光子進行拆分，將其中一個光子傳送到特定位置，這時，兩地之間只需要知道其中一個光子的即時狀態，就能準確推測另外一個光子的狀態，從而實現類似‘逾時空穿越’的通信方式。”彭承志說。
量子態隱形傳輸一直是學術界和公眾的關注焦點。1997年，奧地利蔡林格小組在室內首次完成了量子態隱形傳輸的原理性實驗驗證。2004年，該小組利用多瑙河底的光纖信道，成功地將量子“逾時空穿越”距離提高到600米。但由於光纖信道中的損耗和環境的干擾，量子態隱形傳輸的距離難以大幅度提高。
2004年，中國科大潘建偉、彭承志等研究人員開始探索在自由空間實現更遠距離的量子通信。在自由空間，環境對光量子態的干擾效應極小，而光子一旦穿透大氣層進入外層空間，其損耗更是接近於零，這使得自由空間信道比光纖信道在遠距離傳輸方面更具優勢。
該小組早在2005年就在合肥創造了13公里的自由空間雙向量子糾纏“拆分”、傳送的世界紀錄，同時驗證了在外層空間與地球之間分發糾纏光子的可行性。2007年開始，中國科大——清華大學聯合研究小組在北京架設了長達16公里的自由空間量子信道，並取得了一系列關鍵技術突破，最終在2009年成功實現了世界上最遠距離的量子態隱形傳輸，證實了量子態隱形傳輸穿越大氣層的可行性，為未來基於衛星中繼的全球化量子通信網奠定了可靠基礎。
該成果已經發表在6月1日出版的英國《自然》雜誌子刊《自然·光子學》上，並引起了國際學術界的廣泛關注。
