本文作者:资讯小分队
中国科学家让自由空间量子隐形传态距离达到了16公里。所谓自由空间,就是没有进行任何屏蔽的自然空间,其中充满了各种环境干扰。
两个粒子,比如光子或离子,进入量子纠缠态后,无论距离多远,当一个粒子的量子态改变时,另一个粒子的状态也即时改变。
中国科技大学和清华大学研究人员的此次研究使用的是光子,论文发表在《自然—光子学》上,实验中平均精确度为89%。
16公里这个距离大于大气层厚度,或许地面站和卫星今后有可能用这种方式通信,或者两个地面站通过卫星做中继来进行通信。
实验中,北京八达岭为信息发送方(teleportation site),在此处用激光器产生处于纠缠态的光子,向16公里外的位于河北省怀来的接收器发送。
在2004年,曾经实现了量子信息的13公里自由空间传递。
中科大和清华的研究人员在《自然》上发了一篇文章,还是关于光子的,这个消息怎么听怎么觉得很牛。加上那些听不懂的名词,小编就更加感叹自己的高中物理已经不够用了。那么,究竟什么是“量子隐形传态”呢?Sheldon是这样解释的:
量子隐形传态的英文是teleportation,在很多国外游戏如《暗黑破坏神》中,这个词又可以被翻译成瞬间移动。在大刘的科幻小说《三体》,外星人就是通过量子隐形传态技术从数光年外瞬间获得地球上的信息,那个臭名昭著的技术载体叫做“智子”。
不过科学研究中的量子隐形传态并不像我们想象的那样科幻。
在最简单的例子中,隐形传态的任务是把某地(如八达岭)的粒子A的未知量子态X,传送到远处的某地(如怀来)。传送任务借助的工具是一组Bell基,可以通俗的理解为两个粒子所组成的纠缠态。Bell基的一个粒子B在八达岭,另一个粒子C在怀来。所谓“纠缠态”,就是说这两个粒子“心灵相通”,“心心相印”,当其中一个粒子的状态被改变时,远处另一个粒子的状态“瞬时”也得到相应的改变。
量子隐形传态可以分为三个步骤:
1.在八达岭按照某种规则对粒子A和B进行测量,这会同时改变粒子A和B以及远在怀来的C的状态。
2.将测量的结果以经典方式(如打电话,发短信)发送给怀来的工作人员,这个速度不会超过光速。
3.怀来的工作人员根据测量结果,对粒子C进行操作,不同的结果对应不同的操作。此时,粒子C的量子态变换为开始时粒子A的量子态X。
整个过程中我们都不知道量子态X是什么,但实现了把它从八达岭传送到了数公里外的怀来。
篇幅所限,不能详细叙述,有兴趣的同学可以看一篇不错的英文介绍:http://lightlike.com/teleport/teletalk.pdf
还是期待Sheldon童鞋能写一篇文章详细的给我们讲讲这听起来这么酷的东西。