0有用+1已投票
本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編撰與應(yīng)用工作項(xiàng)目初審。
量子隱型傳態(tài)（），又稱量子遙傳、量子隱型傳輸、量子隱型傳送、量子遠(yuǎn)距傳輸或量子遠(yuǎn)傳，是一種借助分散量子纏結(jié)與一些化學(xué)訊息（）的轉(zhuǎn)換來(lái)傳送量子態(tài)至任意距離的位置的技術(shù)。是一種全新的通訊方法。它傳輸?shù)牟辉偈蔷湫畔⒍橇孔討B(tài)攜帶的量子信息，在量子糾纏的幫助下，待傳輸?shù)牧孔討B(tài)仿佛經(jīng)歷了懸疑小說(shuō)中描寫的“超時(shí)空傳輸”，在一個(gè)地方神秘地消失，不須要任何載體的攜帶，又在另一個(gè)地方神秘地出現(xiàn)。
必須說(shuō)明的是，量子遙傳并不會(huì)傳送任何物質(zhì)或能量。這樣的技術(shù)在量子信息與量子估算上相當(dāng)有幫助。但是，這方法難以傳遞傳統(tǒng)的資訊，因而未能使用在超光速的通信前面。量子遙傳與通常所說(shuō)的頓時(shí)聯(lián)通沒(méi)有關(guān)系–量子遙傳未能傳遞系統(tǒng)本身，也難以拿來(lái)安排分子以在另一端組成物體。
2015年12月11日，美國(guó)數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)承辦的《物理世界》（World）公布2015年度國(guó)際化學(xué)學(xué)領(lǐng)域的十項(xiàng)重大突破，中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)潘建偉、陸朝陽(yáng)等以“多自由度量子隱型傳態(tài)”的研究成果躋身榜首；中國(guó)科大學(xué)化學(xué)所方忠、翁紅明等憑著外爾費(fèi)米子的先驅(qū)性研究榮獲。
英文名
量子隱型傳態(tài)
外文名
又稱
量子遙傳、量子隱型傳輸?shù)?span style="display:none">uTk物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
類別
借助分散量子纏結(jié)與一些化學(xué)訊息
目錄
12345
量子隱型傳態(tài)定義播報(bào)
量子隱型傳態(tài)（）是一種傳遞量子狀態(tài)的重要通訊方法，是可擴(kuò)充量子網(wǎng)路和分布式量子估算的基礎(chǔ)。在量子隱型傳態(tài)中，遙遠(yuǎn)兩地的通訊雙方首先分享一對(duì)糾纏粒子，其中一方將待傳輸量子態(tài)的粒子（通常來(lái)說(shuō)與糾纏粒子無(wú)關(guān)聯(lián)）和自己手里的糾纏粒子進(jìn)行貝爾態(tài)區(qū)分，之后將區(qū)分的結(jié)果告知對(duì)方，對(duì)方則依照得到的信息進(jìn)行相應(yīng)的幺正操作。糾纏態(tài)預(yù)先分發(fā)、獨(dú)立量子源干涉和后置反饋是量子隱型傳態(tài)的三個(gè)要素。
淺顯來(lái)講就是：將甲地的某一粒子的未知量子態(tài)，在乙地的另一粒子上還原下來(lái)。量子熱學(xué)的不確定原理和量子態(tài)不可克隆原理，限制我們將原量子態(tài)的所有信息精確地全部提取下來(lái)。因而必須將原量子態(tài)的所有信息分為精典信息和量子信息兩部份，它們分別由精典通道和量子通道送到乙地。按照這種信息，在乙地構(gòu)造出原量子態(tài)的概貌。
量子隱型傳態(tài)過(guò)程播報(bào)
要實(shí)現(xiàn)量子隱型傳態(tài)，首先要求接收方和發(fā)送方擁有一對(duì)共享的EPR對(duì)（即BELL態(tài)（貝爾態(tài)）），發(fā)送方對(duì)他所擁有的一半EPR對(duì)和所要發(fā)送的信息所在的粒子進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，這樣接收方所有的另一半EPR對(duì)將在頓時(shí)坍縮為另一狀態(tài)（具體坍縮為哪一狀態(tài)取決于發(fā)送方的不同檢測(cè)結(jié)果）。發(fā)送方將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)精典信道傳送給接收方，接收方依照這條信息對(duì)自己所擁有的另一半EPR對(duì)做相應(yīng)幺正變換即可恢復(fù)原本信息。
與廣為傳聞的說(shuō)法不同，量子隱型傳態(tài)須要利用精典信道能夠?qū)崿F(xiàn)，因而并不能實(shí)現(xiàn)超光速通訊。在這個(gè)過(guò)程中，原物仍然留在發(fā)送者處，被傳送的僅僅是原物的量子態(tài)，并且發(fā)送者對(duì)這個(gè)量子態(tài)仍舊一無(wú)所知；接受者是將別的物質(zhì)單元（如粒子）制備成為與原物完全相同的量子態(tài)，他對(duì)這個(gè)量子態(tài)也一直一無(wú)所知；原物的量子態(tài)在檢測(cè)時(shí)已被破壞掉—不遵守“量子不可克隆定律”；未知量子態(tài)（量子比特）的這些傳送，須要精典信道傳送精典信息（即發(fā)送者的檢測(cè)結(jié)果），傳送速率不可能超過(guò)光速—不遵守相對(duì)論的原理。[1]
量子隱型傳態(tài)原理播報(bào)
量子隱型傳態(tài)原理圖
量子隱型傳態(tài)的基本原理，就是對(duì)待傳送的未知量子態(tài)與EPR對(duì)的其中一個(gè)粒子施行聯(lián)合Bell基檢測(cè)，因?yàn)镋PR對(duì)的量子非局域關(guān)聯(lián)特點(diǎn)，此時(shí)未知態(tài)的全部量子信息將會(huì)“轉(zhuǎn)移”到EPR對(duì)的第二個(gè)粒子上，只要按照精典通道傳送的Bell基檢測(cè)結(jié)果量子計(jì)算和量子通訊，對(duì)EPR的第二個(gè)粒子的量子態(tài)實(shí)施適當(dāng)?shù)溺壅儞Q，就可使這個(gè)粒子處于與待傳送的未知態(tài)完全相同的量子態(tài)，因而在EPR的第二個(gè)粒子上實(shí)現(xiàn)對(duì)未知態(tài)的再現(xiàn)。
量子隱型傳態(tài)研究成果播報(bào)
中國(guó)實(shí)現(xiàn)量子通訊100公里隱型傳態(tài)
1997年，加拿大小組在室外首次完成了量子隱型傳態(tài)的原理性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，成為量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的精典之作。2004年量子計(jì)算和量子通訊，該小組借助多瑙河底的光纖信道，成功地將量子隱型傳態(tài)距離提升到了600米。并且因?yàn)楣饫w信道中的耗損和退相干效應(yīng)，傳態(tài)的距離遭到了極大的限制，怎么大幅度地提升量子隱型傳態(tài)的距離成了量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的重要研究方向。
2004年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院的潘建偉、彭承志等研究人員開(kāi)始探求在自由空間信道中實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的量子通訊。該小組2005年在西安創(chuàng)造了13公里的單向量子糾纏分發(fā)世界紀(jì)錄，同時(shí)驗(yàn)證了在內(nèi)層空間與月球之間分發(fā)糾纏光子對(duì)的可行性。
2007年開(kāi)始，中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院-復(fù)旦學(xué)院聯(lián)合研究小組開(kāi)始在上海古北口與廣東永清之間架設(shè)歷時(shí)16公里的自由空間量子信道，并取得了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，最終在2009年成功實(shí)現(xiàn)了世界上最遠(yuǎn)距離的量子隱型傳態(tài)，否認(rèn)了量子隱型傳態(tài)過(guò)程穿越大氣層的可行性，為未來(lái)基于衛(wèi)星中繼的全球化量子通訊網(wǎng)奠定了可靠基礎(chǔ)。除此之外，聯(lián)合小組還在該研究平臺(tái)上針對(duì)未來(lái)空間量子通訊需求舉辦了引誘態(tài)量子秘鑰分發(fā)等多個(gè)方向的研究，取得了豐富的成果。[2]
2012年8月，中國(guó)科學(xué)家潘建偉等人在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)百公里量級(jí)的自由空間量子隱型傳態(tài)和糾纏分發(fā)，為發(fā)射全球首顆“量子通信衛(wèi)星”奠定技術(shù)基礎(chǔ)。“在高耗損的地面成功傳輸100公里，意味著在低耗損的太空傳輸距離將能達(dá)到1000公里以上，基本上解決了量子通信衛(wèi)星的遠(yuǎn)距離信息傳輸問(wèn)題。[1]
2012年9月，維也納學(xué)院和法國(guó)科大學(xué)的化學(xué)學(xué)家實(shí)現(xiàn)了量子態(tài)隱型傳態(tài)最遠(yuǎn)距離—143公里，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。
2015年中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院潘建偉教授及其朋友陸朝陽(yáng)、劉乃樂(lè)等組成的研究小組在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)多自由度量子體系的隱型傳態(tài)。這是自1997年國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)單一自由度量子隱型傳態(tài)以來(lái)，是量子信息實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域取得的又一重大突破，將為發(fā)展可擴(kuò)充的量子估算和量子網(wǎng)路技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2016年9月中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院潘建偉院士、張強(qiáng)院長(zhǎng)小組首先和北大學(xué)院合作開(kāi)發(fā)了適宜光纖網(wǎng)路傳輸?shù)臅r(shí)間相位糾纏光子源，之后通過(guò)發(fā)展飛秒級(jí)的遠(yuǎn)程光同步技術(shù)和使用光纖克拉科夫光柵進(jìn)行窄帶混頻，成功地解決了兩個(gè)獨(dú)立光子源之間的同步和干涉問(wèn)題；接著開(kāi)發(fā)了針對(duì)遠(yuǎn)距離光纖所導(dǎo)致的延后和偏振光漲落以及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等問(wèn)題的主動(dòng)反饋系統(tǒng)；最后借助中國(guó)科大學(xué)北京微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)的超導(dǎo)納拉面單光子偵測(cè)器，在揚(yáng)州量子城域通訊網(wǎng)路的30公里鏈路上實(shí)現(xiàn)了滿足糾纏態(tài)預(yù)先分發(fā)、獨(dú)立量子源干涉和后置反饋是量子隱型傳態(tài)的三個(gè)要素，為未來(lái)可擴(kuò)展量子網(wǎng)路的建立奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，相關(guān)成果發(fā)表于《》（Doi:10.1038/.2016.179）上。[2]
量子隱型傳態(tài)科學(xué)意義播報(bào)
量子隱型傳態(tài)是量子通訊中最簡(jiǎn)單的一種。從事量子隱型傳態(tài)實(shí)驗(yàn)，是實(shí)現(xiàn)全球量子通訊網(wǎng)路的可行性的前提研究。
量子通訊擁有“絕不泄露”的本領(lǐng)，保護(hù)用戶通訊安全。因?yàn)榱孔泳哂胁豢稍俜帧⒉豢蓮?fù)制的特點(diǎn)，假如在傳輸中遭到干擾都會(huì)改變狀態(tài)，接收方就可以發(fā)覺(jué)。也就是說(shuō)，不僅在保護(hù)通訊安全的前提下，量子通訊還有“反監(jiān)聽(tīng)”的功能。假如有人監(jiān)聽(tīng)，信息就被盜聽(tīng)動(dòng)作改變了，因而可以保證內(nèi)容的機(jī)密。[3]
詞條冊(cè)子