量子电子学报
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研究表明:量子信息技术的发展,“时空隧道”

许多科幻小说中,一个人或事物从一个地方消失了,一刹那又在遥远的地方重现。真的有这样的“时空隧道”能让我们在现实生活中发生瞬移吗?对此,研究量子态隐形传输的科学家们给出了答案:“不久的将来,从理论上将实现传送人!”

出现在微粒中的神奇“纠缠”现象,曾经被爱因斯坦称为“遥远地点间幽灵般的相互作用”。潘建伟等人于1997年完成了单光子量子态的隐形传输,这是量子信息技术发展的里程碑。在此之后,实现了许多种量子态的隐形传输实验,但是所有的实验只适用于单个粒子的量子态。

英国《自然》杂志的子刊《自然-物理》以封面文章的形式发表了我国科学家的研究成果:实现了两粒子复合系统量子态的隐形传输。这一被世界科学界称为“幽灵般量子态隐形传输的技术”,有可能让物质甚至人体瞬间实现远距离传输、传输。它是实现复合体系量子态隐形传输的第一个国际成功案例,也是我国物理学家首次在该杂志发表封面文章。

这是他们在国际上首次实现了复合体系量子态的隐形传输,也是首次实现了对六光子纠缠态的操纵。实验结果表明,可以实现物质的瞬间无影转移。

量子态是指粒子,如原子,中子,质子等的状态,它可以描述粒子的能量,旋转,运动,磁场和其它物理特性。一般而言,“量子态的隐身传输”就是将粒子从一处瞬间转移到另一处,仿佛穿越了“时空隧道”。在不远的将来,这一成果还将在保密通信、量子计算机和改变我们生活的其他领域有大量应用。

潘建伟教授表示,他们目前所做的实验是为了实现自由空间中的“全球化量子通信”,即通过卫星转发量子信号,并将其传输到数万公里或更远的接收点,最终实现全球电话完全保密。不能精确地克隆量子态,量子通信方式不可窃听,不可破解,因为根据量子力学的测量原理,任何窃听者在信息传递过程中截取或测量到的信息,都会改变其状态,从而被实时发现。在通信过程中,若输出码和终码的误码率为零,则可以证明该次通信是完全保密的。

移动通信系统的泄密问题一直困扰着世界各国,利用量子传输技术实现完全保密的通信,是现代科技工作者追求的目标和梦想。考虑到此项研究的科学意义, 《自然》网站发布了论文发表的消息,并在 《自然》杂志的“研究要点”栏目中报道此项研究。

量态隐形传输技术,也将有助于发展量子计算机。量子机是根据量子力学原理,进行高速操作,存储和处理量子信息的设备。与传统的计算机相比,该系统不仅运算速度快,存储量大,功耗低,而且体积小。口袋里能装一台超高速量子计算机。配备量子计算机的人造卫星,其直径可由几米减至几十厘米。

量子计算机正处于研发阶段,日本富士通公司研发了一种量子元器件超密度存储器,其1平方厘米的芯片可以储存10万亿位信息,相当于可以储存6000亿个汉字。随着毫微技术的进步和量子隐形传输技术的发展,科学家们相信,量子计算机的核心部分微处理器将在5年内研制成功,世界上第一台量子计算机将在10年内诞生。