第一次实现复杂量子传送

时间：2022-02-19 16:25:05 来源：

奥地利和中国科学家首次成功地转移了三维量子状态（象征性图像）

奥地利和中国科学家首次成功地传送了三维量子状态。高维传送可能在未来量子计算机中发挥重要作用。

奥地利科学院和维也纳大学的研究人员通过实验证明了以前只有理论上的可能性。与中国科学技术大学的量子物理学家一起成功传送了复杂的高维量子状态。研究团队首先在“物理审查信”期刊中首先报告这一国际。

在他们的研究中，研究人员将量子状态传送到另一个光子（光粒子）到另一个远处的遥控剂。以前，仅发送了两个级别的状态（“QUBits”），即，具有值“0”或“1”的信息。然而，科学家成功传送了三级国家，所谓的“Qutrit”。在量子物理学中，与经典计算机科学不同，“0”和“1”不是“/或”/或“ - 也可以同时，或者之间的任何内容也是可能的。奥地利 - 中国队现已在实践中展示了这一点，第三次可能是“2”。

新型实验方法

自20世纪90年代以来，它已知多维量子传送在理论上是可能的。然而：“首先，我们必须设计一种实施高维传送的实验方法，以及开发必要的技术”，来自维也纳奥地利科学院的维也纳普罗斯·欧洲学院的曼努埃尔·埃拉德说。

要传送的量子状态在可能的路径中编码了光子可以采用的路径。可以将这些路径图片为三个光纤。最有意义地，在量子物理学中，单个光子也可以同时位于所有三个光纤中。为了传送这一三维量子状态，研究人员使用了一种新的实验方法。量子传送的核心是所谓的钟声测量。它基于多端口分束器，将光子引导到几个输入和输出并将所有光纤连接在一起。此外，科学家们使用辅助光子 - 这些也被送入多个分束器，并且可以干扰另一个光子。

通过巧妙选择某些干扰图案，可以将量子信息传递到远离输入光子的另一个光子，而没有两者物理地相互作用。实验概念不限于三维，但原则上可以扩展到任何数量的维度，因为erhard强调。

量子计算机的更高信息容量

有了这一目标，国际研究团队还向未来量子互联网等实际应用进行了重要一步，因为高维量子系统可以超出比QGBits的更多信息。“这一结果可以帮助将Quantum计算机连接到Qubits之外的信息能力”，奥地利科学院和维也纳大学的Quantum物理学家关于新方法的创新潜力。

参与中国研究人员还看到了多维量子传送的巨大机遇。“下一代量子网络系统的基础知识是根据我们今天的基础研究建立的”，中国科技大学的建伟潘说。潘最近在维也纳大学和学院邀请了维也纳讲座。

在未来的工作中，量子物理学家将专注于如何扩展新获得的知识，以便能够传送单个光子或原子的整个量子状态。

出版
物：“高维度的量子传送”，义汉罗，汉森钟，曼努埃尔·伊尔哈德，西林王，李超鹏，马里奥克林，萧江，李丽，乃乐刘，潮阳鲁，安东尼州塞拉德，和魏潘，物理评论信，2019年

DOI：https://doi.org/10.1103/physrevlett.123.070505.

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