科学家首次用量子隐形传态技术实现量子三元通信

（文章来源：蝌蚪五线谱）

在计算机处理能力或可同时发送的信息量方面，人类又向前跨越了一大步。

请和我们共同庆祝量子物理学领域的一个新成就：科学家能够“传送”一条qutrit，即同时具有三种状态的量子信息，为量子计算和通信开辟了一系列新的可能性。在那之前，量子隐形传态只能通过量子位（qubits）实现，尽管其可传输的距离之遥远令人印象深刻。这项概念验证性研究表明，未来的量子网络能够携带比我们想象的更多的数据，干扰也会更少。

如果你对qutrits知之甚少，那我们先退后一步。简而言之，我们在经典计算中称为位（bit）的小数据单元可能处于0或1这两种状态之一。但在量子计算中，我们有量子位（qubit），它可以同时是0和1（即叠加态）。

而现在，qutrit和trit之间也存在着相同的关系，可以将叠加态添加到0、1、2的经典状态中。一个qutrit可以同时完成所有这些功能，因此在（例如）计算机处理能力或可同时发送的信息量方面，它又向前跨越了一大步。对于量子计算的研究人员来说，它的复杂性也提高了。

既然我们已经知道了qutrits，那么什么是量子隐形传态呢？它是通过一个叫做“量子纠缠”的现象，从一个地方获取到另一个地方的量子信息，即爱因斯坦所说的“幽灵般的远距效应”。这就是两个量子粒子（或是粒子组）相互连接的方式，因此，无论它们物理上相距多远，其中一个粒子都能反映出另一个粒子的特性。

这不是科幻意义上真正的瞬间移动，而是根据一个地方的数据从另一个地方获取即时数据，其间可能跨越很长的距离。这种量子信息可以通过光子来传输，未来可能的一个用途是用来创建不会受到物理干扰的互联网网络（因为任何干扰都会破坏信息本身）。

通过仔细校准激光、分束器和硼酸钡晶体，将光子的路径分割成三个非常接近的部分，研究人员创建出了量子三元，并产生了纠缠状态。在对12种状态或纠缠度的测量中，系统产生的保真度为0.75——即其中的四分之三是准确的结果。研究人员称，虽然该装备仍然是缓慢且低效的，但足以证明量子隐形传态是有可能的。

有许多科学家都专注于量子传送领域的研究，无论哪组科学家能够真正宣称已经首先达到这种新的传送水平，这在量子通信领域都是一个重要的时刻——即使其实际应用目前还是有限的。

该团队还表示，他们将来会升级他们的系统，甚至可能达到令人眼花缭乱的四态粒子（ququarts，即在qutrits的基础上加入额外的位）。研究人员在论文中写道：“结合以往两态粒子复合状态和多重自由度的传送方法，我们的工作为完整地传送量子粒子提供了一个完整的工具箱。”

“我们预计，我们的结果将为高维的量子技术应用铺平道路，因为传送在量子中继器和量子网络中起着核心的作用。”
（责任编辑：fqj）