星際穿越？中科大將量子隱形傳態搬入城市光纖

【本報綜合報道】近日，中國科學技術大學教授潘建偉、張強等與相關單位合作，在合肥量子城域通信試驗網上首次實現了預先糾纏分發的獨立量子源之間的量子態隱形傳輸，為未來可擴展量子網路的構建奠定了堅實基礎。相關成果9月19日線上發表於《自然—光子學》雜誌。量子隱形傳態是一種傳遞量子狀態的重要通信方式，是可擴展量子網路和分佈式量子計算的基礎。通俗地講，量子隱形傳態就是將甲地的某一粒子的量子資訊在乙地的另一粒子上還原出來，被傳輸的物體就像是進行了一場“星際穿越”。

糾纏態預先分發、獨立量子源干涉和前置回饋是量子隱形傳態的3個要素。在此之前，國際上還沒有任何一個量子隱形傳態實驗同時滿足上述所有要求。

潘建偉小組首先與清華大學合作開發了適合光纖網路傳輸的時間相位糾纏光子源，然後通過發展皮秒級遠程光同步技術和使用光纖布拉格光柵進行窄帶濾波，解決了兩個獨立光子源之間的同步和干涉問題；接著開發了針對遠距離光纖造成的延遲和偏振漲落以及實驗系統穩定性等問題的主動回饋系統；最後利用中科院上海微系統所開發的超導納米線單光子探測器，在合肥量子城域通信網絡的30公里光纖上實現了滿足上述三要素的量子隱形傳態實驗。

據張強介紹，現有的量子保密通信主要是通過量子密鑰對經典資訊進行加密傳輸，但隨著技術的發展，最終的量子保密通信將會實現量子資訊的傳輸，通過光纖網路進行量子隱形傳態有望大大提高互聯網連接的安全性和強度。另外，如果有一天量子電腦問世，要進行複雜的量子資訊處理，就需要在城域網中用量子隱形傳態傳輸量子資訊。

審稿人稱其“提供了一個符合未來量子通信網絡應用的藍圖”“由於量子隱形傳態在眾多量子通信方案中扮演的重要角色，這樣的首次實驗驗證將是量子技術發展過程中的重要里程碑”。《自然—光子學》雜誌專門邀請國際量子資訊學者弗裏德裏希·格羅斯漢斯在同期的“新聞視角”欄目撰文，稱該工作“顯示了在城域尺度上開展量子隱形傳態在技術上具有可行性，毋庸置疑，今後許多有趣的量子資訊實驗將在此基礎上展開”。（來源：科學網）