陈根：量子网络，又获新突破
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文|陈根
提到“瞬间传输” ， 很多人脑子里都会浮现起《星际迷航》 。 该电影能够让人（和其他东西）非物质化 ， 并将其以粒子形式传送到另一个地点 ， 然后在那里将他们完整地重组起来 。 虽然目前的科技离瞬间传输人类还有一定距离 ， 但是科学家们创造了一套“量子隐形传态”的数据传输方法 。
这种被称为“量子隐形传态”（quantum teleportation）的技术 ， 是在不改变一个粒子（如一个光子）位置的情况下 ， 把其上面的特定信息在另一个粒子上重建起来 ， 中间无需具体的传送物质 ， 就像是魔术里面的“大变活人” 。
这种隐形传态需要通过量子纠缠来实现——两个粒子纠缠在一起 ， 进行远距离“交流” 。 而无论两个粒子之间的距离有多远 ， 改变其中一个粒子的性质 ， 另一个粒子也会立即发生改变 。 从而 ， 信息在它们之间发生了传递 。
在新研究中 ， 荷兰代尔夫特理工大学的研究团队利用量子的纠缠特性 ， 尝试在三个节点之间传送数据（此前只能在两点之间） ， 实现了不通过导电铜缆或光纤等介质的情况下传输数据 。
该研究团队一共开发了三套这样的系统 ， 分别命名为Alice、Bob和Charlie 。 实验中 ， 他们先向Alice和Bob发送了单个光子（光粒子）以“纠缠”属于它们的两个都被赋予了相同自旋的电子 。
【陈根：量子网络，又获新突破】随后 ， 科学家们将电子状态转移到Bob合成钻石内的碳核中 ， 通过释放Bob的电子实现与Charlie的纠缠 ， 这样就能够得到Alice、Bob和Charlie两两纠缠到一起 ， 从而解决无法在两个非相邻节点间实现量子数据的传态难题 。
值得一提的是 ， 科学家们使用了氮空位系统（Nitrogen Vacancy System） ， 以通过合成钻石中的一个很小空间来捕获电子 。 虽然该实验的量子比特传态仅在约 60 英尺的距离内开展 ， 但科学家们希望未来可以拓展到数英里的范围 ， 构建出一套高度安全、可靠的新型量子系统 。
目前 ， 该研究发表在《自然》杂志上 。 未来 ， 在安全通信、量子计算、下一代互联网开发方面 ， 其具有重要价值 。
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