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科学家已实现两个计算机芯片之间量子隐形传态

2020-02-19 23:24 次阅读

(文章来源:量子位)
       量子信息技术很重要,现在大家都知道。例如,量子计算机可能解决目前超级计算机系统过于复杂的问题,而量子互联网可能最终保护世界信息免受恶意攻击。然而,这些技术都依赖于“量子信息” ,这些信息通常编码在单个量子粒子中,极难控制和测量

而最近,来自英国布里斯托大学和丹麦技术大学的科学家们,首次实现了两个计算机芯片之间的量子隐形传态。也就是说,在不需要任何物理和电子连接的情况下,信息能够从一个芯片即时传送到另一个芯。这一壮举可谓是为量子计算机和量子互联网打开了大门。因此,也发表在了Nature子刊。

“幽灵般的超距作用”更加逼近现实,这种隐形传态是通过一种叫做量子纠缠的现象实现。在这种现象中,两个粒子纠缠在一起,这样它们就可以远距离“交流”。而无论两个粒子之间的距离有多远,改变其中一个粒子的性质,另一个粒子也会立即发生改变。因此,信息在它们之间发生了传递。

科学家已实现两个计算机芯片之间量子隐形传态

理论上,量子隐形传态的运行距离是无限的,这就引出了一些奇怪的推论,甚至连爱因斯坦自己都感到困惑。我们目前对物理学的理解是,没有什么东西能比光速更快。然而,随着量子隐形传态的出现,信息似乎打破了这个速度限制。

爱因斯坦称之为幽灵般的超距作用。此次的新研究,让这一现象更加接近现实。团队在芯片上产生了纠缠的光子对,然后对其中一个量子进行了测量。这种观察会改变光子的状态,然后将这些改变立即应用于另一个芯片中的配对光子。

研究的合著者Dan Llewellyn说:我们能够在实验室中演示两个芯片之间的高质量纠缠链接,其中每个芯片上的光子共享一个量子态。然后对每个芯片进行完全编程,用来执行一系列利用纠缠的演示。最重要的演示是一个双芯片隐形传态实验,在量子测量完成后,粒子的单个量子态被传送到两个芯片上。

传送的成功率达到了91%,并成功完成了对量子计算来说非常重要的其他功能。例如,纠缠交换,以及最多同时纠缠4个光子等。当然,在传送距离这个点上,以前实验中距离要远得多。首先是在一个房间里的传送,然后是25公里、100公里,最后通过卫星传送超过1200公里。

也有在单个计算机芯片不同位置之间实现过信息传送。但在两个不同芯片之间进行远程传输是量子计算的重大突破。正如论文通讯作者、北京大学王剑威(Jianwei Wang)博士所说:量子光子器件和传统电子控制的单一硅芯片集成,将为完全基于芯片的CMOS兼容的量子通信和信息处理网络打开大门。
      (责任编辑:fqj)

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