量子隱形傳態(tài)通過普通光纜成功傳輸開啟量子通信新紀(jì)元

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2024-12-26 08:19:22 同花順金融網(wǎng)

美國西北大學(xué)的工程師首次成功通過已經(jīng)承載互聯(lián)網(wǎng)流量的光纖電纜實(shí)現(xiàn)了量子瞬間傳輸。這一成就標(biāo)志著量子通信與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合的新可能性，將簡化量子計(jì)算或先進(jìn)傳感技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

研究領(lǐng)導(dǎo)者普雷姆·庫馬爾教授表示，這項(xiàng)研究展示了量子和經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)共享統(tǒng)一光纖基礎(chǔ)設(shè)施的路徑，為量子通信的發(fā)展鋪平了道路。

量子瞬間傳輸是一種超高速且安全的信息共享方式，其原理基于量子糾纏。當(dāng)兩個(gè)粒子發(fā)生糾纏時(shí)，無論距離多遠(yuǎn)，它們始終處于一種關(guān)聯(lián)狀態(tài)。信息傳遞不依賴于粒子本身的移動(dòng)，而是通過糾纏粒子之間的信息交換來實(shí)現(xiàn)。在光通信中，傳統(tǒng)信號(hào)由大量光子組成，而量子通信僅使用單個(gè)光子。

庫馬爾實(shí)驗(yàn)室的博士候選人喬丹·托馬斯解釋說，通過對(duì)兩個(gè)光子進(jìn)行破壞性測(cè)量——一個(gè)攜帶量子態(tài)，另一個(gè)與它糾纏——量子態(tài)會(huì)被轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)處的光子上。光子本身不需要傳輸，但其狀態(tài)可以被轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)距離的光子上。這種方法使得信息可以在不實(shí)際傳送的情況下遠(yuǎn)距離傳遞。

此前許多科學(xué)家懷疑量子瞬間傳輸是否能在承載經(jīng)典通信的電纜中實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榧m纏光子可能會(huì)受到其他大量光子的干擾。庫馬爾團(tuán)隊(duì)找到了一種方法，使這些微弱的光子避開繁忙的流量。他們仔細(xì)研究了光在光纖中的散射現(xiàn)象，選擇了一個(gè)合適的波長來傳輸光子，并加入了特殊的濾波器以減少互聯(lián)網(wǎng)流量帶來的噪音。庫馬爾表示，借助這種方法，量子通信可以在不受經(jīng)典信道干擾的情況下進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)中，庫馬爾和團(tuán)隊(duì)在一條30公里長的光纖中放置了兩個(gè)光子，并同時(shí)傳輸了量子信息和高速互聯(lián)網(wǎng)流量。最終，實(shí)驗(yàn)人員驗(yàn)證了接收端的量子信息質(zhì)量，并執(zhí)行了量子瞬間傳輸協(xié)議。結(jié)果顯示，即便互聯(lián)網(wǎng)流量繁忙，量子信息依然成功傳輸。托馬斯指出，雖然許多團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研究過量子和經(jīng)典通信的共存問題，但這是首個(gè)在這種新場(chǎng)景下成功實(shí)現(xiàn)量子瞬間傳輸?shù)难芯?。這種無需直接傳輸?shù)姆绞綖楦冗M(jìn)的量子應(yīng)用打開了大門，未來也無需專用的光纖。

(責(zé)任編輯：于浩淙 zx0176)

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