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词条 量子传送
释义

通过专用装置将物体分解成量子,再利用量子远距效应把原形量子的性质传送出去,到达目的地之后再把这些量子合成物体.量子信息与传统信息不同,它不可计量.其拥有更大的信息存储能力,而且无法被截获.因此使用量子信息传递将非常安全.

量子隐形传送

量子隐形传送与量子远程通信密切相关。“teleportation”一词是指一种无影无踪的传送过程。从物理学角度,可以这样来想象隐形传送的过程:先提取原物的所有信息,然后将这些信息传送到接收地点,接收者依据这些信息,选取与构成原物完全相同的基本单元(如:原子),制造出原物完美的复制品。遗憾的是,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,这个复制品不可能是完美的。因此长期以来,隐形传物只不过是种幻想而已。

1993年美国物理学家贝尼特等人提出了量子隐形传送的方案:将某个粒子的未知量子态(即未知量子比特)传送到另一个地方,把另一个粒子制备到这个量子态上,而原来的粒子仍留在原处。其基本思想是:将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分,它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的,量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息。接收者在获得这两种信息之后,就可制造出原物量子态的完全复制品。这个过程中传送的仅仅是原物的量子态,而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知,而接收者是将别的粒子(甚至可以是与原物不相同的粒子)处于原物的量子态上。原物的量子态在此过程中已遭破坏。

1997年年底奥地利的一个研究小组首先在实验上演示成功了量子隐形传送,论文发表在《自然》上,引起国际学术界的极大兴趣。此后,有若干研究小组也相继在实验上实现了量子隐形传送。

量子隐形传送所传输的是量子信息,它是量子通信最基本的过程。人们基于这个过程提出了实现量子因特网的构想。量子因特网是用量子通道来联络许多量子处理器,它可以同时实现量子信息的传输和处理。相比于现在经典因特网,量子因特网具有安全保密特性,可实现多端的分布计算,有效地降低通信复杂度等一系列优点。

路透社10月5日报道,完成量子化传送一壮举的是丹麦哥本哈根大学尼尔斯*波尔学院的尤金*波尔扎克教授和他领导的团队。他们首先是通过专用装置将物体分解成量子,再利用量子远距效益把原型量子的性质传送出去,到达目的地之后再把这些量子合成物体。这样就实现了用非物质接触连接的手段实现无力传送。 不过目前能做到的远距离传送,其实距离只有半米远。但以前人类只能做到在两个单一原子之间的量子传送,而且传送距离不到1毫米。而现在改用光子作为载体之后,已经允许在更大距离实现量子传送。我们在银幕上看到的那些不可思议的传送的原理。波尔扎克教授最后总结道:“这是在两个地点之间真正实现量子化传送。量子信息与传统信息不同,它不可估量。其拥有更大的信息储存能力,而且无法被截获。因此使用量子信息传递将非常安全。”虽然离投入实际应用还有相当长的时间,但我们已经完全可以期待了!

中国量子态传输取得突破

中国网6月5日报道 存放着机密文件的保险箱被放入一个特殊装置之后,可以突然消失,并且同一瞬间出现在相距遥远的另一个特定装置中,被人方便地取出。记者从中国科学技术大学获悉,日前,由中国科大和清华大学组成的联合小组在量子态隐形传输技术上取得的新突破,可能使这种以往只能出现在科幻电影中的“超时空穿越”神奇场景变为现实。

据联合小组研究成员彭承志教授介绍,作为未来量子通信网络的核心要素,量子态隐形传输是一种全新的通信方式,它传输的不再是经典信息,而是量子态携带的量子信息。

“在经典状态下,一个个独立的光子各自携带信息,通过发送和接收装置进行信息传递。但是在量子状态下,两个纠缠的光子互为一组,互相关联,并且可以在一个地方神秘消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方瞬间神秘出现。量子态隐形传输利用的就是量子的这种特性,我们首先把一对携带着信息的纠缠的光子进行拆分,将其中一个光子发送到特定位置,这时,两地之间只需要知道其中一个光子的即时状态,就能准确推测另外一个光子的状态,从而实现类似 超时空穿越 的通信方式。”彭承志说。

据介绍,量子态隐形传输一直是学术界和公众的关注焦点。1997年,奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证。2004年,该小组利用多瑙河底的光纤信道,成功地将量子“超时空穿越”距离提高到600米。但由于光纤信道中的损耗和环境的干扰,量子态隐形传输的距离难以大幅度提高。

2004年,中国科大潘建伟、彭承志等研究人员开始探索在自由空间实现更远距离的量子通信。在自由空间,环境对光量子态的干扰效应极小,而光子一旦穿透大气层进入外层空间,其损耗更是接近于零,这使得自由空间信道比光纤信道在远距离传输方面更具优势。

据悉,该小组早在2005年就在合肥创造了13公里的自由空间双向量子纠缠“拆分”、发送的世界纪录,同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子的可行性。2007年开始,中国科大 清华大学联合研究小组在北京架设了长达16公里的自由空间量子信道,并取得了一系列关键技术突破,最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输,证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性,为未来基于卫星中继的全球化量子通信网奠定了可靠基础。

据悉,该成果已经发表在6月1日出版的英国《自然》杂志子刊《自然 光子学》上,并引起了国际学术界的广泛关注。

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更新时间:2025/1/29 8:10:56