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芯片之间首次实现量子隐形传态，Nature子刊新研究打开量子互联网大门 | 华人一作
2019-12-30 13:06:57 来源：和讯网 阅读量：1.2万
十三 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
量子信息技术很重要，现在大家都知道。
例如，量子计算机可能解决目前超级计算机系统过于复杂的问题，而量子互联网可能最终保护世界信息免受恶意攻击。
然而，这些技术都依赖于“量子信息” ，这些信息通常编码在单个量子粒子中，极难控制和测量。
而最近，来自英国布里斯托大学和丹麦技术大学的科学家们，首次实现了两个计算机芯片之间的量子隐形传态。
也就是说，在不需要任何物理和电子连接的情况下，信息能够从一个芯片即时传送到另一个芯片。
这一壮举可谓是为量子计算机和量子互联网打开了大门。
因此，也发表在了Nature子刊。
“幽灵般的超距作用”更加逼近现实
这种隐形传态是通过一种叫做量子纠缠的现象实现。
在这种现象中，两个粒子纠缠在一起，这样它们就可以远距离“交流”。
而无论两个粒子之间的距离有多远，改变其中一个粒子的性质，另一个粒子也会立即发生改变。因此，信息在它们之间发生了传递。
理论上，量子隐形传态的运行距离是无限的，这就引出了一些奇怪的推论，甚至连爱因斯坦自己都感到困惑。
我们目前对物理学的理解是，没有什么东西能比光速更快。
然而，随着量子隐形传态的出现，信息似乎打破了这个速度限制。
爱因斯坦称之为幽灵般的超距作用。
此次的新研究，让这一现象更加接近现实。
△芯片间的量子隐形传态和多光子多量子位纠缠
团队在芯片上产生了纠缠的光子对，然后对其中一个量子进行了测量。
这种观察会改变光子的状态，然后将这些改变立即应用于另一个芯片中的配对光子。
研究的合著者Dan Llewellyn说：
我们能够在实验室中演示两个芯片之间的高质量纠缠链接，其中每个芯片上的光子共享一个量子态。
然后对每个芯片进行完全编程，用来执行一系列利用纠缠的演示。
最重要的演示是一个双芯片隐形传态实验，在量子测量完成后，粒子的单个量子态被传送到两个芯片上。
传送的成功率达到了91%，并成功完成了对量子计算来说非常重要的其他功能。
例如，纠缠交换，以及最多同时纠缠4个光子等。
打开量子量子计算机、互联网大门
当然，在传送距离这个点上，以前实验中距离要远得多。
首先是在一个房间里的传送，然后是25公里、100公里，最后通过卫星传送超过1200公里。
也有在单个计算机芯片不同位置之间实现过信息传送。
但在两个不同芯片之间进行远程传输是量子计算的重大突破。
正如论文通讯作者、北京大学王剑威(Jianwei Wang)博士所说：
量子光子器件和传统电子控制的单一硅芯片集成，将为完全基于芯片的CMOS兼容的量子通信和信息处理网络打开大门。
作者简介
王剑威
2008年本科毕业于浙江大学，2015年在英国布里斯托大学物理系获得博士学位，之后留校从事博士后研究工作。
Yunhong Ding
2006年本科毕业于华中科技大学，2011年在丹麦技术大学获得博士学位。之后在丹麦技术大学从事研究工作，2017年成为助理教授。2018年10月创办了一家名为SiPhotonIC ApS芯片公司。
Daniel Llewellyn
英国布里斯托大学量子工程技术实验室，威廉物理实验室和电子电气工程系。
Imad I. Faruque
英国布里斯托大学量子工程技术实验室，威廉物理实验室和电子电气工程系。
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