科學家成功實驗遠距高傳真「量子傳態」,為更快、更安全量子網際網路奠基

作者 | 發布日期 2021 年 01 月 07 日 8:30 | 分類 網路 , 量子電腦 Telegram share ! follow us in feedly


科學家已成功使用「量子傳態」(Quantum Teleportation)長距離發送資訊,且傳真度更勝以往,這使得人們擁抱遠比當前網際網路更快、更安全之「量子網際網路」(Quantum Internet)的夢想更近了一步。 

量子糾纏(Quantum entanglement)是一種奇怪的現象,尤其對我們這些長久深受古典物理學思維影響的人來說,它聽起來宛如科幻小說。基本上,兩個或兩個以上的粒子會如此地交纏在一起,以至於改變其中一顆粒子的狀態,其他粒子的狀態也會隨即改變,無論它們之間離得有多遠都會如此。

這種被愛因斯坦本人稱之為「鬼魅般」的機制,可以用於創建量子網路。成對的光子可以相互糾纏,也能彼此分開,這使得資料能在他們之間遠距傳輸。除此之外,這類網路可能更加安全,因為任何駭客只要試圖讀取資料,資料就會變得難以辨識。

如今費米國家實驗室(Fermilab)、美國電話電報公司(AT&T)、加州理工學院(Caltech)、哈佛大學、美國太空總署噴氣推進實驗室(NASA JPL)和加拿大卡加利大學的研究人員已實際展示長距離持續性、超精確的量子傳態實驗。該團隊以超過 90% 的傳真度將資訊發送超過 44 公里(27英里)遠(這是此一距離準確性的新紀錄)。

對此,該團隊在發送方和接收方之間添加了第三個「節點」。為了獲取 A 到 B 的資訊,A、B 兩方首先會對C發送光子。接收方 B 會對糾纏對之一發送光子,並保留另一個。拜量子糾纏連結之賜,當 A 和 B 的光子在 C 處相遇時,它們會糾纏在一起,進而讓來自 A 光子的資訊傳送到 B 的兩個光子上(其中一個被其發送,另一個則被保留)。實際上,這基本上與 A、B 之間的資訊遙傳是一樣的。

這並非量子傳態所實現的最長距離。2015 年,透過光纖所進行的資訊遙傳便超過 100 公里遠。2017 年,中國科學家透過衛星作為中間點,有效地將資料遙傳了 1,200 公里,進而打破了該紀錄。

但是這項新實驗標誌著長距離傳真度上的一大突破,尤其是超過 90% 的傳真度,絕對是個值得傳頌的成就與紀錄。該團隊還說,整個實驗設置的主要元件來自商用現成零組件,這意味著未來的量子網際網路應該能夠透過現有的基礎設施打造。

(首圖來源:Fermilab