晶片之間首次實現量子隱形傳態，Nature子刊新研究打開量子互聯網大門 | 華人一作

• 2020 年 1 月 21 日
• 筆記

十三 發自 凹非寺 量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

量子資訊技術很重要，現在大家都知道。

例如，量子電腦可能解決目前超級電腦系統過於複雜的問題，而量子互聯網可能最終保護世界資訊免受惡意攻擊。

然而，這些技術都依賴於「量子資訊」 ，這些資訊通常編碼在單個量子粒子中，極難控制和測量。

而最近，來自英國布里斯託大學和丹麥技術大學的科學家們，首次實現了兩個電腦晶片之間的量子隱形傳態。

也就是說，在不需要任何物理和電子連接的情況下，資訊能夠從一個晶片即時傳送到另一個晶片。

這一壯舉可謂是為量子電腦和量子互聯網打開了大門。

因此，也發表在了Nature子刊。

「幽靈般的超距作用」更加逼近現實

這種隱形傳態是通過一種叫做量子糾纏的現象實現。

在這種現象中，兩個粒子糾纏在一起，這樣它們就可以遠距離「交流」。

而無論兩個粒子之間的距離有多遠，改變其中一個粒子的性質，另一個粒子也會立即發生改變。因此，資訊在它們之間發生了傳遞。

理論上，量子隱形傳態的運行距離是無限的，這就引出了一些奇怪的推論，甚至連愛因斯坦自己都感到困惑。

我們目前對物理學的理解是，沒有什麼東西能比光速更快。

然而，隨著量子隱形傳態的出現，資訊似乎打破了這個速度限制。

愛因斯坦稱之為幽靈般的超距作用。

此次的新研究，讓這一現象更加接近現實。

△晶片間的量子隱形傳態和多光子多量子位糾纏

團隊在晶片上產生了糾纏的光子對，然後對其中一個量子進行了測量。

這種觀察會改變光子的狀態，然後將這些改變立即應用於另一個晶片中的配對光子。

研究的合著者Dan Llewellyn說：

我們能夠在實驗室中演示兩個晶片之間的高品質糾纏鏈接，其中每個晶片上的光子共享一個量子態。 然後對每個晶片進行完全編程，用來執行一系列利用糾纏的演示。 最重要的演示是一個雙晶片隱形傳態實驗，在量子測量完成後，粒子的單個量子態被傳送到兩個晶片上。

傳送的成功率達到了91%，並成功完成了對量子計算來說非常重要的其他功能。

例如，糾纏交換，以及最多同時糾纏4個光子等。

打開量子量子電腦、互聯網大門

當然，在傳送距離這個點上，以前實驗中距離要遠得多。

首先是在一個房間里的傳送，然後是25公里、100公里，最後通過衛星傳送超過1200公里。

也有在單個電腦晶片不同位置之間實現過資訊傳送。

但在兩個不同晶片之間進行遠程傳輸是量子計算的重大突破。

正如論文通訊作者、北京大學王劍威(Jianwei Wang)博士所說：

量子光子器件和傳統電子控制的單一硅晶片集成，將為完全基於晶片的CMOS兼容的量子通訊和資訊處理網路打開大門。

作者簡介

王劍威

2008年本科畢業於浙江大學，2015年在英國布里斯託大學物理系獲得博士學位，之後留校從事博士後研究工作。

Yunhong Ding

2006年本科畢業於華中科技大學，2011年在丹麥技術大學獲得博士學位。之後在丹麥技術大學從事研究工作，2017年成為助理教授。2018年10月創辦了一家名為SiPhotonIC ApS晶片公司。

Daniel Llewellyn

英國布里斯託大學量子工程技術實驗室，威廉物理實驗室和電子電氣工程系。

Imad I. Faruque

英國布里斯託大學量子工程技術實驗室，威廉物理實驗室和電子電氣工程系。

傳送門

Nature： https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x

部落格： https://newatlas.com/quantum-computing/quantum-teleportation-computer-chips/

— 完 —