科学探索|量子隐形传态为数据通信提供了快速通道量子隐形传态为数据通信提供

隐形传态（teleportation）是一个相当科幻的概念，但近日发表于《自然通讯》期刊上的一篇文章中，已有研究人员证明它可被用于避免量子层面的通信通道丢失。来自格里菲斯大学量子动力学中心的研究人员，强调了在各种形式的通信渠道（互联网或电话等）中发生的固有损失问题，并且找到了一种有助于缓解这种损失的机制。

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（来自：Nature Communications）
Geoff Pryde 教授和 Sergei Slussarenko、Sacha Kocsis、Morgan Weston 三位博士，以及昆士兰大学 / 美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究团队指出，这一发现是迈向“量子互联网”的重要一步，有望带来迄今为止前所未有的特性。
Sergei Slussarenko 表示，新研究首次展示了一种通过减少误差来改善通道性能的方法：“首先，我们回顾了通道传输的原始数据，然后看新方法能否有助于其达成更好的信号表现” 。
【科学探索|量子隐形传态为数据通信提供了快速通道】

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研究配图 - 1：有损通道（无校正）的量子态传输概念演示
实验期间，他们先通过有损方式发送一个光子 —— 该光子并未携带任何有用的信息，所以就算丢了也不会造成什么大问题。
接着通过格里菲斯与昆士兰大学开发的“无噪声线性放大器”，来校正损耗的影响 —— 该装置能够恢复丢失的量子态，但并非每次都能成功（有一定的失败几率）。

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研究配图 - 2：实验装置概念与布置示例
不过一旦恢复成功，他们就会用上另一种纯量子协议 —— 又称“量子隐形传态”（quantum state teleportation）—— 以将预期中的信息传送到更正后的载体中，从而避免通道上的所有损耗。
研究人员称，量子技术有望给信息化社会带来革命性的变化。而这项新研究中展示的量子通信方法，能够以极其安全的方式、在无法被第三方访问的情况下来传输数据。

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研究配图 - 3：e 模式下，三种不同附加损耗的 L 值分布（在不同类型通道上的纠缠并发测量）。
Sergei Slussarenko 指出，短距离量子加密已得到商业应用，但若我们想要实现一个全球量子网络，就不可忽视无可避免的光子损耗问题。
好消息是，他们的最新工作，有助于实现所谓的“量子中继”—— 这也是长距离通信网络的一个关键组成部分。

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研究配图 - 4：经过不同类型的通道分布的量子态（密度矩阵元素的绝对值）
Sergei Slussarenko 补充道：在量子通信网络中，第三方无法复制未知的量子数据 —— 如果携带信息的光子被丢失，其携带的信息也会永远消散。
不过想要实现有效的长距离量子通信，还是需要借助某种机制来介绍这种信道信息丢失，这也是他们正在实验室中所追求的。
下一步，研究团队将致力于将错误减少到可实施长距离量子密码学的水平、并在现成的光学基础设施上进行实测 —— 比如基于光纤的互联网网络。