量子隐形传态可以用来避免量子通信通道中的光子损耗

技术研究 量科网 2022-04-13 10:11

量子隐形传态是经常出现在科幻小说里的一个物理概念。但发表在近期《自然·通信》杂志上的一篇研究论文已经证明,量子隐形传态可以用来避免量子水平上的通信通道丢失。这项研究还首次展示了一种改善信道性能的错误减少方法。

量子隐形传态可以用来避免量子通信通道中的光子损耗

该团队有来自包括格里菲斯大学量子动力学中心的研究人员,他们强调了在各种形式的通信渠道(例如,互联网或电话)中发生的固有损失问题,并找到了一种可以减少这种损失的机制。

格里菲斯大学的研究人员与昆士兰大学和美国国家标准技术研究院的研究人员表示,这一发现是实现“量子互联网”的重要一步。它将带来当今网络无法提供的且前所未有的功能。

格里菲斯大学的Slussarenko博士说:“首先,我们查看了通过我们的通道传输的原始数据,使用我们的方法可以看到更好的信号。在我们的实验中,我们首先通过损失一个发送了的光子——这个光子没有携带任何有用的信息,所以丢失它不是一个大问题。”

“然后,我们可以利用由格里菲斯大学和昆士兰大学开发的一种被称为无噪声线性放大器的设备来校正损耗的影响。它可以恢复丢失的量子态,但它并不总是成功,它有时也会失败。”

“然而,一旦恢复成功,我们就会使用另一种被称为量子态隐形传态的纯量子协议将我们想要传输的信息传送到现在已更正的载体中,这能避免信道上的所有损失。”

量子技术有望在我们的信息化社会中发生革命性的变化,量子通信是利用了量子力学原理的技术,它以极其安全和保密的方式来传输数据,从而实现无法被第三方访问的能力。

Slussarenko博士说:“短距离量子加密已经在商业上被使用,但是如果我们想实现一个全球的量子网络,光子损失就成为了问题,因为它是不可避免的。我们的工作实现了所谓的量子中继,这是这种长距离通信网络的关键组成部分。”

“不可克隆定理禁止复制未知的量子数据,因此如果携带信息的光子丢失,它携带的信息将永远消失。有效的长距离量子通信通道需要用一种机制来减少这种信息的丢失,这正是我们在实验中所做的。”

Slussarenko博士表示,这项研究的下一步工作是将错误减少到团队可以实施长距离量子密码通信的水平,并使用现实生活中的光学基础设施来测试该方法,例如基于光纤的互联网。(编译:Qtech)