芯片之間首次實現量子隱形傳態，Nature子刊新研究打開量子互聯網大門 | 華人一作
十三 發自 凹非寺
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量子信息技術很重要，現在大家都知道。
例如，量子計算機可能解決目前超級計算機系統過于復雜的問題，而量子互聯網可能最終保護世界信息免受惡意攻擊。
然而，這些技術都依賴于“量子信息”?，這些信息通常編碼在單個量子粒子中，極難控制和測量。
而最近，來自英國布里斯托大學和丹麥技術大學的科學家們，首次實現了兩個計算機芯片之間的量子隱形傳態。
也就是說，在不需要任何物理和電子連接的情況下，信息能夠從一個芯片即時傳送到另一個芯片。
這一壯舉可謂是為量子計算機和量子互聯網打開了大門。
因此，也發表在了Nature子刊。
“幽靈般的超距作用”更加逼近現實
這種隱形傳態是通過一種叫做量子糾纏的現象實現。
在這種現象中，兩個粒子糾纏在一起，這樣它們就可以遠距離“交流”。
而無論兩個粒子之間的距離有多遠，改變其中一個粒子的性質，另一個粒子也會立即發生改變。因此，信息在它們之間發生了傳遞。
理論上，量子隱形傳態的運行距離是無限的，這就引出了一些奇怪的推論，甚至連愛因斯坦自己都感到困惑。
我們目前對物理學的理解是，沒有什么東西能比光速更快。
然而，隨著量子隱形傳態的出現，信息似乎打破了這個速度限制。
愛因斯坦稱之為幽靈般的超距作用。
此次的新研究，讓這一現象更加接近現實。
△芯片間的量子隱形傳態和多光子多量子位糾纏
團隊在芯片上產生了糾纏的光子對，然后對其中一個量子進行了測量。
這種觀察會改變光子的狀態，然后將這些改變立即應用于另一個芯片中的配對光子。
研究的合著者Dan Llewellyn說：
我們能夠在實驗室中演示兩個芯片之間的高質量糾纏鏈接，其中每個芯片上的光子共享一個量子態。
然后對每個芯片進行完全編程，用來執行一系列利用糾纏的演示。
最重要的演示是一個雙芯片隱形傳態實驗，在量子測量完成后，粒子的單個量子態被傳送到兩個芯片上。
傳送的成功率達到了91%，并成功完成了對量子計算來說非常重要的其他功能。
例如，糾纏交換，以及最多同時糾纏4個光子等。
打開量子量子計算機、互聯網大門
當然，在傳送距離這個點上，以前實驗中距離要遠得多。
首先是在一個房間里的傳送，然后是25公里、100公里，最后通過衛星傳送超過1200公里。
也有在單個計算機芯片不同位置之間實現過信息傳送。
但在兩個不同芯片之間進行遠程傳輸是量子計算的重大突破。
正如論文通訊作者、北京大學王劍威(Jianwei Wang)博士所說：
量子光子器件和傳統電子控制的單一硅芯片集成，將為完全基于芯片的CMOS兼容的量子通信和信息處理網絡打開大門。
作者簡介
王劍威
2008年本科畢業于浙江大學，2015年在英國布里斯托大學物理系獲得博士學位，之后留校從事博士后研究工作。
Yunhong Ding
2006年本科畢業于華中科技大學，2011年在丹麥技術大學獲得博士學位。之后在丹麥技術大學從事研究工作，2017年成為助理教授。2018年10月創辦了一家名為SiPhotonIC ApS芯片公司。
Daniel Llewellyn
英國布里斯托大學量子工程技術實驗室，威廉物理實驗室和電子電氣工程系。
Imad I. Faruque
英國布里斯托大學量子工程技術實驗室，威廉物理實驗室和電子電氣工程系。
傳送門
Nature：
https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x
博客：
https://newatlas.com/quantum-computing/quantum-teleportation-computer-chips/
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