量子隱形傳態為數據通信提供了快速通道

（來自：Nature Communications）

Geoff Pryde 教授和 Sergei Slussarenko、Sacha Kocsis、Morgan Weston 三位博士，以及昆士蘭大學 / 美國國家標準與技術研究院（NIST）的研究團隊指出，這一發現是邁向“量子互聯網”的重要一步，有望帶來迄今為止前所未有的特性。

Sergei Slussarenko 表示，新研究首次展示了一種通過減少誤差來改善通道性能的方法：“首先，我們回顧了通道傳輸的原始數據，然后看新方法能否有助于其達成更好的信號表現”。

研究配圖 - 1：有損通道（無校正）的量子態傳輸概念演示

實驗期間，他們先通過有損方式發送一個光子 —— 該光子并未攜帶任何有用的信息，所以就算丟了也不會造成什么大問題。

接著通過格里菲斯與昆士蘭大學開發的“無噪聲線性放大器”，來校正損耗的影響 —— 該裝置能夠恢復丟失的量子態，但并非每次都能成功（有一定的失敗幾率）。

研究配圖 - 2：實驗裝置概念與布置示例

不過一旦恢復成功，他們就會用上另一種純量子協議 —— 又稱“量子隱形傳態”（quantum state teleportation）—— 以將預期中的信息傳送到更正后的載體中，從而避免通道上的所有損耗。

研究人員稱，量子技術有望給信息化社會帶來革命性的變化。而這項新研究中展示的量子通信方法，能夠以極其安全的方式、在無法被第三方訪問的情況下來傳輸數據。

研究配圖 - 3：e 模式下，三種不同附加損耗的 L 值分布（在不同類型通道上的糾纏并發測量）。

Sergei Slussarenko 指出，短距離量子加密已得到商業應用，但若我們想要實現一個全球量子網絡，就不可忽視無可避免的光子損耗問題。

好消息是，他們的最新工作，有助于實現所謂的“量子中繼”—— 這也是長距離通信網絡的一個關鍵組成部分。

研究配圖 - 4：經過不同類型的通道分布的量子態（密度矩陣元素的絕對值）

Sergei Slussarenko 補充道：在量子通信網絡中，第三方無法復制未知的量子數據 —— 如果攜帶信息的光子被丟失，其攜帶的信息也會永遠消散。

不過想要實現有效的長距離量子通信，還是需要借助某種機制來介紹這種信道信息丟失，這也是他們正在實驗室中所追求的。

下一步，研究團隊將致力于將錯誤減少到可實施長距離量子密碼學的水平、并在現成的光學基礎設施上進行實測 —— 比如基于光纖的互聯網網絡。