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科学家初步实现激光脉冲量子远距传输

科学家初步实现激光脉冲量子远距传输

       新浪科技新闻 北京时间11月3日,据外国媒体报道,在《星际迷航》系列电影中,企业号宇宙飞船的成员可以在瞬间从星球转移到宇宙飞船,长途移动似乎很容易。虽然这些能力显然是虚构的,但研究人员最近使用了量子远程传输技术(quantum teleportation),激光脉冲的传输在两个相隔几英里的城市光纤网络之间取得了成功。

       虽然本研究中使用的方法不会取代地铁或公共汽车,但它将帮助我们建立黑客无法入侵的电子通信网络,即所谓的量子网络。强大的量子计算机可以通过该网络与其他计算机联系。

       将一个物体从宇宙中的一个瞬间转移到另一个地方,不需要在空间中移动,听起来像是科幻小说中的情节,但量子物理学家自1998年以来一直在进行这方面的实验。目前量子远距离传输的最远距离记录是2012年在加纳利群岛的两个岛屿之间创造的,约143公里。

       诡异的举动

       量子远距离传输取决于量子物理的奇怪性质。量子物理认为,宇宙的基本组成部分,如亚原子粒子,本质上可以同时存在于两个甚至两个以上的不同地方。更具体地说,量子远距离传输的基础是一种奇怪的现象,称为量子纠缠:无论两个物体相距多远,它们都是相互关联的,并可以立即相互影响。

       目前,研究人员无法实现物质(如人类)的即时传输,但他们可以使用量子远程传输技术来传输信息。例如,如果你想远程传输一个电子,你必须首先让它与另一个电子形成量子纠缠关系。然后其中一个电子(即用于传输的电子)留在原地,另一个电子将以物理形式传输到任何指定的目的地。

       接下来,人们将分析用于传输的电子的基本信息或量子态,同时破坏电子的量子态。最后,这些信息将发送到电子传输的目的地,用于另一个电子,从而创建第一个电子,与原始电子没有区别。这样,原始电子就实现了远程运动。(但由于这些数据是通过光脉冲或电子等传统信号传输的,量子远程传输的速度不能超过光速。

       有两支研究团队各自独立地报告称,自己在相距几英里的两处光纤网络之间实现了量子远距传输技术。这两支团队分别来自中国合肥和加拿大阿尔伯塔省卡尔加里。

       未来科技

       量子远距离传输将是实现许多未来技术的关键。例如,量子密码学可以利用量子远距离传输技术安全地传输两地之间的数据,并自动检测任何入侵行为。此外,量子远距离传输技术可以用于量子网络

       中国科技大学量子工程师张强说:如果你将来有量子计算机,如果有人想使用它,你可以将数据发送到量子计算机上,然后获得计算结果,就像当前的云计算技术一样。。他也是合肥研究团队的共同主要作者。

       在这两个量子远距离传输实验中,传输点有三个,距离最长12.5公里模仿了未来量子网络的结构。以前只有三个传输点,传输点之间的距离不到一公里。

       可见光脉冲用于之前的实验,因此不能在光纤中传输较远的距离。在这两个最新的实验中,科学家使用了日常电信网络中使用的红外光,传输距离更远。此外,他们还使用了城市中现有的光纤网络。

       为了实现长距离量子的远距离传输,激光束必须完全同步,即使是针对单个光子,也必须是不可分割的。即使在复杂多变的环境中铺设的光纤中传输了几英里,激光束也无法分裂。电信行业最近在单光子探测器方面取得了一些进步,两个研究团队都从中受益。

       中国科技大学量子工程师、研究主要作者孙启超说:我们很自豪地看到,在实际环境测试中观察到的结果并不比实验室测试差。

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