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  在奥地利物理学家安东 塞林格(Anton Zeilinger)的领导下,一个国际研究团队已经成功实现了量子态在拉帕尔马岛(La Palma)和特内里费岛(Tenerife,与前者均属加纳利群岛Canary Islands)之间的传输,传输距离超过143公里,打破了几个月前刚由中国研究者创下的97千米记录。

  然而破记录并不是科学家的首要目标。该实验为量子化全球信息网络的构建提供了基础,其中,相较于传统技术,量子力学效应使得信息交换更安全,某些运算的执行更高效。在未来的“量子互联网”中,量子态隐形传输将成为量子计算机间信息传输的密钥协议。

  在量子态隐形传输实验中,原则上,量子态——而非实物——可以在任意远的距离间彼此交换。即使不知道接收者的确切位置,该过程同样能够进行。这种交换同样可以用于传输信息或作为未来量子计算机的一个操作。在这些应用中,载有量子态编码信息的光子必须可靠地完成远距离传输,并保证脆弱的量子态无损。在这一实验中,奥地利物理学家已经建立起一个量子连接,适用于超过100千米的量子态隐形传输,开拓了新的视野。

  参与实验的一名科学家马晓松(音译)称:“实现远达143千米的量子态隐形传输一直是个巨大的技术挑战。”光子必须在两个岛屿间的紊流大气中传递。在这么远距离的传输实验中,光纤的信号损失过于严重,并不适用。为了达到目标,科学家实施了一系列技术创新。来自德国加兴(Garching)马克斯普朗克量子光学研究所(Max Planck Institute for Quantum Optics)的一个理论研究组和加拿大滑铁卢大学(University of Waterloo)的实验组为此提供了支持。马教授也称:“一种叫‘积极前馈’的方法是我们实验成功的重要一步,这是我们首次在远距离实验中使用这种方法。它帮助我们将传输速率提高了一倍。”在积极前馈协议中,传统数据和量子信息一起被发送,这使接收者更高效地解码传送的信号。

  “我们的实验表明,今天量子技术已日趋成熟,可以在实际应用中发挥巨大的作用。” 安东 塞林格(Anton Zeilinger)说道,“下一步就是基于卫星的量子态隐形传输,这将使量子通信在全球范围内成为可能。我们现在已经朝着这个方向迈出了重要的一步,接下来将利用我们的专业知识,与中国科学院的同僚进行一项国际合作。我们的目标是发射一颗‘量子卫星’。”

  鲁珀特 尔森(Rupert Ursin)自2002年起就与塞林格(Zeilinger)合作进行长距离量子传输实验,他补充道:“我们的最新成果展现出一幅非常鼓舞人心的图景,在未来的实验中,我们将能在地球和卫星间或两个卫星间交换信号。”近地轨道卫星通常飞行于地球表面上空200至1200千米范围内。例如,国际空间站(International Space Station)就位于高约400千米的轨道上。“在穿过大气传输的途中,有上千种因素造成信号衰减,但我们设法完成了量子态隐形传输实验。在基于卫星的实验中,传输距离会更长,但信号需要穿过的大气更少。我们已经为进行这样的实验奠定了坚实的基础。”

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