量子態隱形傳送

量子態隱形傳送

名詞形象解釋為;存放著機密檔案的保險箱被放入一個特殊裝置之後,可以突然消失,並且同一瞬間出現在相距遙遠的另一個特定裝置中,被人方便地取出。這一切高科技演化的形式被稱為量子態隱形傳送.量子態隱形傳輸是一種全新的通信方式,它傳輸的不再是經典信息,而是量子態攜帶的量子信息。“在經典狀態下,一個個獨立的光子各自攜帶信息,通過傳送和接收裝置進行信息傳遞。但是在量子狀態下,兩個糾纏的光子互為一組,互相關聯,並且可以在一個地方神秘消失,不需要任何載體的攜帶,又在另一個地方瞬間神秘出現。量子態隱形傳輸利用的就是量子的這種特性,我們首先把一對攜帶著信息的糾纏的光子進行拆分,將其中一個光子傳送到特定位置,這時,兩地之間只需要知道其中一個光子的即時狀態,就能準確推測另外一個光子的狀態,從而實現類似‘逾時空穿越’的通信方式。”科學家如是說。

量子態隱形傳送與量子遠程通信密切相關。“teleportation”一詞是指一種無影無蹤的傳送過程。從物理學角度,可以這樣來想像隱形傳送的過程:先提取原物的所有信息,然後將這些信息傳送到接收地點,接收者依據這些信息,選取與構成原物完全相同的基本單元(如:原子),製造出原物完美的複製品。遺憾的是,量子力學不確定性原理不允許精確地提取原物的全部信息,這個複製品不可能是完美的。因此長期以來,隱形傳物只不過是種幻想而已。

量子態隱形傳送量子態隱形傳送

1993年美國物理學家貝尼特等人提出了量子態隱形傳送的方案:將某個粒子的未知量子態(即未知量子比特)傳送到另一個地方,把另一個粒子製備到這個量子態上,而原來的粒子仍留在原處。其基本思想是:將原物的信息分成經典信息和量子信息兩部分,它們分別經由經典通道和量子通道傳送給接收者。經典信息是傳送者對原物進行某種測量而獲得的,量子信息是傳送者在測量中未提取的其餘信息。接收者在獲得這兩種信息之後,就可製造出原物量子態的完全複製品。這個過程中傳送的僅僅是原物的量子態,而不是原物本身。傳送者甚至可以對這個量子態一無所知,而接收者是將別的粒子(甚至可以是與原物不相同的粒子)處於原物的量子態上。原物的量子態在此過程中已遭破壞。

1997年年底奧地利的一個研究小組首先在實驗上演示成功了量子隱形傳送,論文發表在《自然》上,引起國際學術界的極大興趣。此後,有若干研究小組也相繼在實驗上實現了量子隱形傳送。

量子隱形傳送所傳輸的是量子信息,它是量子通信最基本的過程。人們基於這個過程提出了實現量子網際網路的構想。量子網際網路是用量子通道來聯絡許多量子處理器,它可以同時實現量子信息的傳輸和處理。相比於現在經典網際網路,量子網際網路具有安全保密特性,可實現多端的分布計算,有效地降低通信複雜度等一系列優點。

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