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中国科学家实现地星间量子隐形传态瞬间传输

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发表于 2017-8-11 11:36:20 | 显示全部楼层 |阅读模式

瞬间传输!中国科学家实现地星间量子隐形传态


  提到“瞬间传输”,不少人脑子里会浮现起《星际迷航》。虽然我们目前离瞬间传输人类还很遥远,但中国科学家已经借助量子科学卫星“墨子号”,实现了地星之间量子态的“瞬间传输”。

        科幻剧《星际迷航》中瞬间传送人类画面。

  北京时间8月10日凌晨,世界顶级学术期刊《自然》报道了中国科学技术大学潘建伟团队的两项最新成果,其中一项就是地星之间的量子隐形传态。

  论文的第一作者、中科大上海研究院任继刚副研究员向澎湃新闻强调,量子隐形传态是利用量子纠缠可以将物质的未知量子态精确传送到遥远地点,而不用传送物质本身,远距离量子隐形传态是未来实现大尺度分布式量子信息处理网络的基本单元。

  量子纠缠态:超越光速的传输?

  在一个月以前,潘建伟团队曾登上另一顶级期刊《科学》的封面。当时,他们创下了世界量子纠缠分发距离的记录,达到1200千米,实现了一个数量级上的突破。

  量子是物理学中不可再分的基本单元,由德国物理学家普朗克在1900年首次提出。比如,光子就是量子性的,不存在“半个光子”的说法。

  科学家们在量子的世界中,发现了许多奇妙的现象。其中,量子纠缠就是一种奇妙的表现,爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。处于纠缠态的两个量子不论相距多远都存在一种关联,其中一个量子状态发生改变(比如人们对其进行观测),另一个的状态会瞬时发生相应改变,仿佛“心灵感应”。比方说,如果一个光子的偏振态是“向上”的,那么另一个光子的偏振态必然是“向下”的。

  这个构思源于爱因斯坦(Einstein)、波多尔斯基(Podolsky)和罗森(Rosen)在头脑里做的一个实验,因此,这样的一对粒子也被称为“EPR”对。

  在量子纠缠的帮助下,量子态的塌缩是瞬间发生的。这就好比,你去北京出差,打开行李箱一看,只带了一只左手的手套。那么,你立刻就能知道,落在上海家中的另一只手套肯定是右手的。一个事件影响的传播超过了光速,这不符合定域实在论。终其一生,爱因斯坦都认为量子力学是个不完备的理论。

  不过,后人在实验中成功地实现了量子纠缠, “墨子号”卫星将纠缠光子对分发到青海德令哈和云南丽江地面站,更是刷新了量子纠缠的最远距离:1200公里。

  量子隐形传态:到底是什么“瞬移”了?

  这次,潘建伟团队在量子纠缠的基础上更进一步,玩了一个更为匪夷所思的“魔术”:大变光子。

  首先,科研人员在西藏阿里的地面站制备纠缠光子对A和B,将其中一个光子B分发给“墨子号”卫星,组成一条隐形传态的信道。科研人员同时对另一个地面上的光子C和A进行一个操作,称为“贝尔态测量”(BSM)。根据量子的一些基本特性,光子C和A经过测量之后,他们的量子态会改变,与A处于纠缠态的B也会发生相应变化。在得到某一个测量结果时,光子B恰好会变到光子C最初的状态。

澎湃新闻网

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