陈根：量子网络，又获新突破

文｜陈根

提到“瞬间传输”，很多人脑子里都会浮现起《星际迷航》。该电影能够让人（和其他东西）非物质化，并将其以粒子形式传送到另一个地点，然后在那里将他们完整地重组起来。虽然目前的科技离瞬间传输人类还有一定距离，但是科学家们创造了一套“量子隐形传态”的数据传输方法。

这种被称为“量子隐形传态”（quantum teleportation）的技术，是在不改变一个粒子（如一个光子）位置的情况下，把其上面的特定信息在另一个粒子上重建起来，中间无需具体的传送物质，就像是魔术里面的“大变活人”。

这种隐形传态需要通过量子纠缠来实现——两个粒子纠缠在一起，进行远距离“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。从而，信息在它们之间发生了传递。

在新研究中，荷兰代尔夫特理工大学的研究团队利用量子的纠缠特性，尝试在三个节点之间传送数据（此前只能在两点之间），实现了不通过导电铜缆或光纤等介质的情况下传输数据。

该研究团队一共开发了三套这样的系统，分别命名为 Alice、Bob 和 Charlie。实验中，他们先向 Alice 和 Bob 发送了单个光子（光粒子）以“纠缠”属于它们的两个都被赋予了相同自旋的电子。

随后，科学家们将电子状态转移到 Bob 合成钻石内的碳核中，通过释放 Bob 的电子实现与 Charlie 的纠缠，这样就能够得到 Alice、Bob 和 Charlie 两两纠缠到一起，从而解决无法在两个非相邻节点间实现量子数据的传态难题。

值得一提的是，科学家们使用了氮空位系统（Nitrogen Vacancy System），以通过合成钻石中的一个很小空间来捕获电子。虽然该实验的量子比特传态仅在约 60 英尺的距离内开展，但科学家们希望未来可以拓展到数英里的范围，构建出一套高度安全、可靠的新型量子系统。

目前，该研究发表在《自然》杂志上。未来，在安全通信、量子计算、下一代互联网开发方面，其具有重要价值。

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