量子隐形传送一个六公里的光粒子

如果您的行为像Starship Enterprise上的工作人员并将自己传送回家或世界其他任何地方，该怎么办?作为一个人，你可能很快就不会意识到这一点; 如果你是光子，你可能想继续阅读。

通过卡尔加里大学，卡尔加里市和美国研究人员之间的合作，由卡尔加里大学物理和天文学系教授Wolfgang Tittel领导的一组物理学家成功地展示了一个光子的传送(使用卡尔加里市的光缆基础设施，在直线距离为6公里的基础上发光。该项目始于2014年的城市联盟种子基金。

这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上，量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息，提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案，发挥产业发展合力，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，意味着在低损耗的太空传输距离将可以达到1000公里以上。bb84 协议是 charles h. bennett 与 gilles brassard 1984 年提出的描述 如何利用光子的偏振态来传输信息的量子密钥分发协议:发送方 alice 和接收方 bob 用量子信道(如果光子作为量子态载体,对应的量子信道就是传输光子的光 纤)来传输量子态。研究光场与微纳光子结构的耦合、非线性相互作用及导致的量子现象，制备高品质光子微腔，研究局域光子态与电子量子态的耦合及产生的量子效应。

“这样的网络将实现安全通信，而不必担心窃听，并允许远程量子计算机连接，”Tittel说。

实验借鉴了“远距离的幽灵行动”

这个实验是基于量子力学的纠缠特性，也被称为“远处的幽灵行动” - 一种如此神秘的特性，甚至连爱因斯坦也无法接受它。

这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上，量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息，提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案，发挥产业发展合力，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，意味着在低损耗的太空传输距离将可以达到1000公里以上。二是光量子信息处理面临远距离光纤损耗过大、与环境的耦合会使纠缠品质下降、效率低下等挑战，光纤中信号无法放大，即使采用最先进的手段要实现千公里的量子秘钥传输，平均每100年才能传输0.3个光子。利用量子纠缠原理能在无需传输载体本身状态下把光子上的量子态传输到遥远场所，由于纠缠光子的纯净度经常会在数百至数千公里的传送过程中被杂音破坏，所以可在必要中转点上通过高效掉换多光子纠缠态以将量子纠缠性质恢复的量子纠缠交换一直被认为是超长距离量子密匙传输的不可或缺技术之一。

接下来，其状态被传送到大学的光子在卡尔加里的第三个位置产生，然后也前往市政厅，在那里它遇到了纠缠对的光子。

“发生的事情是瞬间和无实体的光子量子态转移到纠缠对的剩余光子上，这是在大学六公里外的那个，”Tittel说量子传输距离。

城市的无障碍暗纤维使研究成为可能

通过光纤实现城域量子通信网络，通过中继器连接城域网形成城际量子网络，再通过卫星中转实现可覆盖全球的远距离量子通信，这是潘建伟设想的广域量子通信网络的技术路线图。今年以来，潘建伟研究组进一步通过发展稳定的双光子干涉技术和系统长时间稳定技术，采用清华大学王向斌教授发展的4强度优化理论方法，结合中科院上海微系统所尤立星研究员研制的高效低噪声超导纳米线单光子探测器，成功地将测量设备无关的量子密钥分发安全传输纪录拓展至404公里超低损耗光纤和311公里普通光纤距离，创造了光纤传输距离新的世界纪录，推动兼顾安全和实用的远距离量子通信发展。虽然可用光纤建造城域量子通信网络，但由于光量子易被光纤吸收，存在固有的光量子损耗，与环境的耦合也会使量子纠缠品质下降，最终导致信号在光纤传送的过程中越来越弱，因此仅仅利用光纤难以实现远距离的量子通信。