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中国科学家首次成功传送三维量子态,向量子互联网迈出了重要一步
来源:互联网   发布日期:2019-08-26 13:49   浏览:2225

奥地利和中国的科学家首次成功地传送了三维量子态。在未来的量子计算机中,高维隐形传态将发挥重要作用。 来自奥地利科学院和维也纳大学的研究人员已经通过实验证明了这一理论可能性。他们与中国科学技术大学的量子物理学家一起,成功地实现了复杂高维量子态
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奥地利和中国的科学家首次成功地传送了三维量子态。在未来的量子计算机中,高维隐形传态将发挥重要作用。

来自奥地利科学院和维也纳大学的研究人员已经通过实验证明了这一理论可能性。他们与中国科学技术大学的量子物理学家一起,成功地实现了复杂高维量子态的远程传输。研究小组在《物理评论快报》杂志上首次报道了这一国际性研究成果。

在他们的研究中,研究人员将一个光子(光粒子)的量子态传送到另一个遥远的光子(光粒子)。以前,只传输了两级状态(“量子位”),即值为“0”或“1”的信息。然而,科学家们成功地传送了一个三层的状态,即所谓的“量子位”。在量子物理学中,与经典的计算机科学不同,“0”和“1”不是“非此即彼”,而是两者同时存在,或者两者之间的任何东西?#38469;?#21487;能的。奥中两国代表队已经在实践中证明了第三种可能性“2”。

新颖的实验方法

自20世纪90年代以来,人们就知道多维量子隐形传态在理论上是可能的。然而,奥地利科学院维也纳量子光学和量子信息研究所的曼努埃尔•埃尔哈德表示:“首先,我们必须设计一种实现高维隐形传态的实验方法,并开发必要的技术。”

要传送的量子态被编码在光子可能经过的路径中。我们可以把这些路径描绘成三根光纤。最有趣的是,在量子物理学中,单个光子也可以同时?#25381;?#25152;有三种光纤中。为了传送这种三维量子态,研究人员使用了一?#20013;?#30340;实验方法。量子隐形传态的核心是所谓的贝尔测量。它是基于一个多端口分束器,它引导光子通过几个输入和输出,并将所有光纤连接在一起。?#36865;猓?#31185;学家们还使用了辅助光子——这些光子也被发送到多光束分配器中,可以干扰其他光子。

通过巧妙地选择一定的干涉模式,量子信息可以转移到远离输入光子的另一个光子上,而不需要两个光子进?#24418;?#29702;上的相互作用。实验的概念并不局限于三维,但原则上可以扩展到任何数量的维度,正如厄哈德所强调的那样。

量子计算机更高的信息容量

有了这一点,国际研究团队也向未来量子互联网等实?#35270;?#29992;迈出了重要一步,因为高维量子系统可以传输比量子位元更多的信息。奥地利科学院(Austrian Academy of Sciences)和维也纳大学(University of Vienna)量子物理学家安东•泽?#25351;?Anton Zeilinger)在谈到新方法的创新潜力时表示:“这个结果可能有助于将量子计算机与量子位元以外的信息能力连接起来。”

参与的中国研究人员也看到了多维量子隐形传态的巨大机遇。中国科技大学的潘建伟表示:“下一代量子网络系统的基础是建立在我们今天的基础研究之上的。”最近,应维也纳大学和科学院的邀请,潘建伟在维也纳举行了一次讲座。

在未来的工作中,量子物理学家将专注于如何扩展新获得的知识,使单个光子或原子的整个量子态的隐形传态成为可能。

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