'中外兩支科學團隊陸續實現了量子隱形傳輸“量子三元”'

“量子三元”傳輸實驗是量子傳送的第一次概念驗證演示，它預示著量子通信向前邁出了重要一步。

郭光燦院士

中國科技大學物理學家郭光燦院士和他的同事們在4月28日發表論文報告了他們的結果，儘管這項工作仍有待在同行評審。 6月24日，另一支由奧地利科學院的安東·赫林格(Anton Zeilinger)和中國科技大學的潘建偉教授領導的國際合作團隊也報告了其結果，該論文已被《物理評論快報》公佈。

量子隱形傳輸又稱量子遙傳，量子隱形傳送、量子隱形傳態，它是一種利用量子糾纏來傳送量子態至任意距離的技術。需要指出的是，量子隱形傳輸並不會傳送任何物質或能量，因此無法使用在超光速的通訊上面。但這種技術在量子信息與量子計算上相當有幫助。另外，量子隱形傳輸也和一般所說的瞬間移動沒有關係，量子隱形傳輸無法傳遞系統本身，也無法用來安排分子以在另一端組成物體。

量子三元

在解釋量子三元概念之前，有必要先弄清量子比特。量子比特在量子信息學中是量子信息的計量單位。傳統計算機使用的是0和1，量子計算機雖然也是使用0跟1，但不同的是，量子計算機的0與1可以同時計算。在古典系統中，一個比特在同一時間，只有0或1，不是0就是1，不是1就是0，只存在一種狀態，但量子比特可以是1同時也可以是0，兩種狀態同時存在，這種效果叫量子疊加。這是量子計算機計算當前獨有的特性。量子三元（qutrit）是量子比特的推廣。量子三元以狄拉克標記右括向量表示可寫為：

一個自旋為1的粒子，其自旋自由度有三，所對應的本徵值為+1, 0, -1，此粒子即可用作量子三元。

阿爾伯特愛因斯坦認為，通過一種稱為量子糾纏的現象，量子隱形傳輸從一個地方到另一個地方獲得量子信息。這就是兩個量子粒子（或粒子群）相互連接的地方，因此無論它們在物理上有多遠，它們都能揭示另一個量子粒子的性質。

這不是科幻意義上的實際隱形傳態，而是根據另一個地方的其他讀數立即從一個地方獲取數據，可能是在很遠的距離。這種量子信息可以通過光子光束傳播，我們將來可能會看到的一種用途是創建不受限制的互聯網網絡。

通過精確校準的激光器，分束器和硼酸鋇晶體，將光子的路徑分成三個非常接近的部分，研究人員能夠創造出它們的量子位併產生糾纏狀態。

在12個狀態或糾纏的測量中，系統產生0.75的保真度（四分之三的準確結果）。研究人員表示，儘管這種實驗設置仍然緩慢且效率低下，但足以顯示出傳送是可能的。

潘建偉教授

潘建偉的團隊目前只記錄了10個狀態的量子三元遠程傳送，但尚無同行對此進去評審驗證。儘管如此，這都是量子通信領域的一個重要時刻。

潘建偉團隊表示，未來他們應該能夠升級他們的系統。

研究人員在論文中表示：“結合以前傳送雙粒子複合狀態和多自由度的方法，我們的工作提供了一個完整的傳送量子粒子的完整工具箱。我們期望我們的研究成果將為高維量子技術應用鋪平道路，因為遠距傳送在量子中繼器和量子網絡中起著核心作用。”