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:“幽靈般量子態隱形傳輸的技術 ”好像穿越了“時空隧道”

:“幽靈般量子態隱形傳輸的技術 ”好像穿越了“時空隧道”



科學家研究成果:“幽靈般量子態隱形傳輸的技術 ”好像穿越了“時空隧道”

人和物可能會瞬間無影轉移

在很多科幻小說中,一個人或物從一個地方消失,瞬間又突然在很遠的地方出現。在現實生活中,真有這樣的“隧道”讓我們瞬間轉移嗎?研究量子態隱形傳輸技術的科學家們給出了答案:“不久的將來,理論上有可能會實現傳送人類本身!”

粒子中出現的神奇“糾纏”現象,曾被愛因斯坦稱為“遙遠地點間幽靈般的相互作用”。1997年由潘建偉等首次完成的單光子量子態隱形傳輸,是量子信息發展的一個里程碑。其后,各種各樣的量子態隱形傳輸實驗得到了實現,但所有的實驗都只能傳輸單個粒子的量子態。

得益於復合系統量子態隱形傳輸實驗成功

英國《自然》雜志子刊《自然—物理》10月刊,以封面文章的形式發表了我國科學家的研究成果:兩粒子復合系統量子態隱形傳輸的實驗實現。這種被世界科學界稱為“幽靈般量子態隱形傳輸的技術”,來無影去無蹤,有可能讓物質甚至人體瞬間實現異地轉移、傳送。這是國際上首次成功實現復合系統量子態的隱形傳輸,也是我國物理學家首次在該雜志發表封面文章。

此次,他們不僅在國際上首次成功實現了復合系統量子態的隱形傳輸,而且第一次成功實現了六光子糾纏態的操縱。他們的實驗結果表明,物質的瞬間無影轉移會成為可能。

量子態是指原子、中子、質子等粒子的狀態,它可表征粒子的能量、旋轉、運動、磁場以及其他的物理特性。“量子態隱形傳輸”通俗地來說,就是將粒子從一個地方瞬間轉移到了另一個距離遙遠的地方,好像穿越了“時空隧道”。由中國科學技術大學教授潘建偉及同事楊濤、張強等完成的這項研究成果,被《自然》雜志稱贊為“在大尺度量子通信研究中取得的長足進展”。不久的將來,這項成果還會在保密通信、量子計算機等方面有大量的應用,改變我們的生活。

量子通信可使手機無法泄密

潘建偉教授表示,他們目前進行的實驗是為了實現自由空間中“全球化量子通信”,即通過衛星轉發量子信號,傳至上萬公里甚至更遠的接收點,最終在全球範圍內進行完全保密通話。量子態不能被精確克隆,量子通信方式不可竊聽、無法破解,因為依據量子力學的測量原理,任何竊聽者在信息傳輸過程中截取或測量,都會改變它們的狀態,從而被實時發現。如果通信過程中輸出碼和最終碼的誤碼率為零,就能證明該次通信是完全保密的。

手機泄密問題已經困擾著世界各國,通過量子傳輸的手段實現完全保密的通信,是現代科技人員努力實現的目標和夢想。鑒於這一研究的科學意義,《自然》網站為論文的發表發布了消息,並在《自然》雜志《研究亮點》欄目對該研究進行報道。

超高速量子計算機可放入口袋

量子態隱形傳輸技術,還將有助於量子計算機的研制。量子計算機是遵循量子力學規律進行高速運算、存儲及處理量子信息的裝置。相對於傳統計算機,它不僅運算速度快,存儲量大、功耗低,而且體積大大縮小。一個超高速的量子計算機可以放在口袋里。裝備量子計算機的人造衛星,直徑可以從數米減小到數十厘米。

目前,量子計算機正在開發研制階段,日本富士通公司開發一種量子元件超高密度存儲器,在1平方厘米面積的芯片上,可存儲10萬億比特的信息,相當於可存儲6000億個漢字。科學家們認為,隨著毫微技術的進步和量子隱形傳輸技術的發展,量子計算機的心臟——微處理器將在5年內研制成功,世界上第一台量子計算機有望在10年內誕生。

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