5月26日消息，荷兰代尔夫特理工大学的物理学家近日利用量子隐形传态技术，实现了不同物理位置的三个节点之间的量子信息传输，距离构建“量子互联网”又近了一步。
科学家只能利用量子隐形传态技术来完成点对点的量子信息传输。这个实验表明，科学家可以将一个量子网络扩展到越来越多的点。“我们现在正在实验室建立一个小型量子网络，”荷兰代尔夫特大学的物理学家罗纳德·汉森说，他负责该研究小组。“但我们的想法是最终建立一个量子互联网。”
目前全世界的科学家都在研发量子计算机，它可以在几分钟内完成超级计算机甚至需要几千年才能完成的任务。2019年秋，谷歌推出了实验量子计算机，说明这种研究是可行的。
但是，如果没有另一项技术突破，量子计算机将无法发挥其潜力。科学家们需要建立一个量子互联网，以便不同位置的量子计算机可以相互传输量子信息。
荷兰物理学家的最新研究论文发表在本周的科学杂志《自然》上，展示了量子隐形传态的威力。阿尔伯特·爱因斯坦曾称之为“幽灵般的长距离行动”。
这项技术可以深刻改变人类在不同地方传输数据的方式。量子隐形传态依靠的是量子力学原理，不仅可以实现量子计算机之间的数据传输，而且无法拦截。
“这不仅意味着量子计算机可以在不知道问题是什么的情况下解决问题，”因斯布鲁克大学实验物理研究所的研究员Tracy Eleanor Northup说，他也在探索量子隐形传态。“现在不是这样了。知道谷歌在它的服务器上运行什么。”
传统计算机通过处理“位”信息进行计算，每个位不是1就是0。量子计算机中的量子位可以存储0和1的叠加态，也就是说两个量子位可以同时代表4个值，3个量子位可以代表8个值，4个可以代表16个值。随着量子比特的增加，量子计算机的功能会成倍增加。
研究人员认为，有一天量子计算机可能会加速新药的研发，推动人工智能的进步，并迅速颠覆现有的加密技术。在世界范围内，各种机构正在投入巨额资金来探索这项技术。
2019年，谷歌宣布其机器达到了科学家所说的“量子超越”，这意味着它可以执行传统计算机无法完成的实验任务。但大多数专家认为，量子计算机投入实际使用至少还需要几年时间。
挑战的一部分在于，如果人们直接从量子比特中读取信息，量子比特会断裂或者“退相干”，最终导致量子比特从相干叠加态退化到混合态或者单态。然而，科学家们计划通过将许多量子比特串在一起，并开发防止退相干的方法，来创造一种强大而实用的机器。
理想情况下，这些量子计算机与网络相连，节点可以随意发送信息，就像谷歌和亚马逊目前提供的云计算服务一样。
但是网络也有自己的问题。部分原因是，退相干使得人们无法通过传统网络简单地复制和发送量子信息。量子隐形传态提供了一个解决方案。
量子隐形传态技术虽然不能将物体从一个地方移动到另一个地方，但是它可以利用量子纠缠来传输信息，即一个量子系统的状态变化会瞬间影响到其他地方的量子系统的状态。
埃莉诺·图普(Eleanor Thupp)说，“纠缠之后，你不再能够单独描述单个节点的状态。”“从根本上说，现在双方都在一个体系里。”
这些纠缠系统可以是电子、光子或其他物体。荷兰的汉森博士和他的团队利用人造钻石中的氮-空位点中心实现了量子纠缠。
研究小组构建了三个量子系统，分别命名为爱丽丝、鲍勃和查理，并用光纤直接连接。然后，科学家可以通过在这些系统之间发送单个光子来实现不同系统的量子纠缠。
首先，研究人员将爱丽丝和鲍勃的两个电子纠缠在一起。事实上，这些电子具有相同的自旋状态，因此它们可以结合或纠缠在一个共同的量子态中。每个电子都存储着相同的信息:0和1的叠加态。
然后，研究人员可以将这种量子态转移到另一个量子位，也就是鲍勃的系统人造钻石中的碳原子核。这会释放出鲍勃系统中的电子，然后与查理系统中的另一个电子纠缠在一起。
通过对鲍勃系统中电子和碳原子的特定量子计算，研究人员可以纠缠爱丽丝和鲍勃，鲍勃和查理。
结果，爱丽丝和查理纠缠在一起，这使得数据能够在所有三个节点之间传输。
当数据以这种方式传输时，不受传输距离的影响，不会丢失。“信息可以从网络的一个节点输入，然后出现在另一端，”汉森说。
这些信息是无法截获的。基于量子隐形传态技术的未来量子互联网，可能会提供一种理论上无法破解的新型加密技术。
很明显，实验中不同节点之间的距离大约只有不到20米。但之前的实验表明，量子系统可以在更长的距离上实现纠缠。
希望经过几年的研究，量子隐形传态在远距离是可行的。“我们现在正试图在实验室之外做这件事，”汉森说。(陈晨)
