世界首次:科学家证实实现光子间量子隐形传态

https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2025/11/QuantumVortex.jpg由德国斯图加特大学团队主导的一项突破性实验,让量子互联网又向前迈进了一步。物理学家首次在不同光源产生的光子之间实现了量子态的隐形传态。这一成果使得工程师能够通过由 “量子点” 组成的中继站,远距离传输量子信息,且不会出现丢失或中断的情况。

在远距离传输信号时,信息的关键要素有丢失的风险。在标准宽带互联网电缆中,携带数据的光信号通过放大器增强,但增强量子信息需要能产生几乎完全相同光子的光源。特殊的半导体能够高度可控地发射光子,或许可以胜任这一工作。这种被称为量子点的物质,能够以极其精确的频率发射光波,使得来自不同量子点的光子难以区分。

研究人员现已在两个独立量子点产生的光子之间实现了量子信息的隐形传态,证明这确实可以作为一种在网络中确保量子数据安全可靠的方法。斯图加特大学的物理学家彼得·米希勒表示:“我们在世界上首次成功地在源自两个不同量子点的光子之间传输了量子信息。”

虽然量子物理学家用 “隐形传态” 来描述这类实验,但实际上传输的是量子态,并非真有光子在一处消失又在另一处出现。要在一对光子之间传输量子态,这两个粒子必须处于模糊的量子形式,更重要的是,它们必须难以区分。

当光子来自同一光源时,这些特性很容易实现。然而不同光源产生的光子,可能会有细微不同的特性。量子点限制了这些特性,使得可以利用不同光源在完全分离的位置之间实现隐形传态。此外,研究人员进行的实验使用了与当今网络中相同的标准光纤电缆。利用现有基础设施,对于实现量子互联网的运行至关重要。

米希勒称:“在不同量子点产生的光子之间传输量子信息,是迈向更远距离传输的关键一步。” 科学家们仍在研究量子互联网对现有技术的依赖程度,但量子层面对于安全性和完整性至关重要,前提是我们能够实现足够远距离的传输。当前研究的装置使用了约10米(近33英尺)长的光纤。

还有许多工作要做,研究人员渴望增加这种传输的有效距离,并提高目前略高于70% 的隐形传态成功率。研究人员总结道:“这些结果展示了基于量子点技术的成熟度,为未来量子通信提供了一个重要的基石。” 该研究已发表在《自然·通讯》上。

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