量子隐形传态成功通过普通光缆传输，为其更先进安全应用打开大门

本站 12 月 26 日消息，美国西北大学当地时间 20 日发布的官方新闻稿称，该学校工程师首次成功实现了通过已经承载互联网流量的光纤电缆进行量子瞬间传输。其标志着量子通信和现有互联网电缆结合的新可能性，并将大大简化量子计算或先进传感技术的基础设施建设。

研究领导者西北大学的普雷姆・库马尔教授表示，“我们的研究展示了量子和经典网络共享统一光纤基础设施的路径。简单来说，这为量子通信的下一步发展铺平了道路。”

工作原理

量子瞬间传输仅受光速限制，是一种全新的、超高速且安全的远程信息共享方式，无需直接传输信息。其原理基于量子纠缠 —— 当两个粒子发生纠缠时，无论它们之间的距离多远，它们始终处于一种关联状态。信息的传递并不依赖于粒子本身的移动，而是通过量子纠缠粒子之间的信息交换来实现。

在光通信中，所有信号都会转化为光。传统的经典通信信号由大量光子组成，而量子通信则仅使用单个光子。

“通过对两个光子进行破坏性测量 —— 一个携带量子态，另一个与它纠缠 —— 量子态就会被转移到远处的光子上，”库马尔实验室的博士候选人乔丹・托马斯表示。“光子本身并不需要传输，但其状态会被转移到远距离的光子上。量子瞬间传输让信息可以远距离传递，而无需实际传送信息本身。”

关键：避开交通

在库马尔之前的研究中，许多科学家怀疑量子瞬间传输是否能在承载经典通信的电缆中实现。纠缠光子可能会被其他大量光子干扰，导致信号混乱，就像一辆自行车在一条充满重型卡车的隧道中穿行。

库马尔团队找到了一种方法，能让这些微弱的光子避开繁忙的流量。他们仔细研究了光在光纤中的散射现象，最终找到了一个合适的波长来传输光子，并加入了特殊的滤波器以减少互联网流量带来的噪音。

“我们仔细研究了光的散射机制，并将光子放在了一个散射效应最小的点，”库马尔说。“我们发现，借此方法可以在不受经典信道干扰的情况下进行量子通信。”

新方法测试

库马尔和团队在一条长 30 公里的光纤中分别放置了两个光子，并通过这条电缆同时传输了量子信息和高速互联网流量。最终，实验人员通过量子测量方法验证了接收端的量子信息质量，并执行了量子瞬间传输协议。实验结果显示，即便互联网流量繁忙，量子信息依然成功传输。

“虽然许多团队已经研究过量子和经典通信的共存问题，但这是首个在这种新场景下成功实现量子瞬间传输的研究，”托马斯说。“这种无需直接传输的方式为更先进的量子应用打开了大门，未来也无需专用的光纤。”

有关研究成果已经在最新一期《光学》杂志上发表，本站附链接：点此前往