量子隐形传态为数据通信提供了快速通道

煤油灯科技2022-04-16 08:00

隐形传态(teleportation)是一个相当科幻的概念,但研究人员已经证明,它可以用来避免量子层面的通信通道丢失。

来自格里菲斯大学量子动力学中心的研究人员,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,并发现了一种可以减少这种损失的机制。

Geoff Pryde 教授、Sergei Slussarenko 博士、Sacha Kocsis 博士和 Morgan Weston 博士以及昆士兰大学和美国国家标准与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。这将带来当今网络无法访问的前所未有的功能。

Slussarenko 博士说,这项研究首次展示了一种改善通道性能的错误减少方法。

“首先,我们查看了通过我们的通道传输的原始数据,然后看新方法能否有助于其达成更好的信号表现。”Sergei Slussarenko说。

在我们的实验中,我们首先通过有损方式发送一个光子——这个光子没有携带任何有用的信息,所以丢失也不是什么大问题。

然后,我们可以通过格里菲斯和昆士兰大学开发的一种称为“无噪声线性放大器”的设备来校正损耗的影响。

该装置能够恢复丢失的量子态,但并非每次都能成功(有一定的失败几率)。

然而,一旦恢复成功,他们就会使用另一种纯量子协议——称为量子态隐形传态——将想要传输的信息传送到现在更正的载体中,避免信道上的所有损失。

研究人员称,量子技术有望给信息化社会带来革命性的变化。而这项新研究中展示的量子通信方法,能够以极其安全的方式、在无法被第三方访问的情况下来传输数据。

“短距离量子加密已经在商业上使用,但是如果我们想要实现一个全球量子网络,就不可忽视无可避免的光子损耗问题。”Slussarenko 博士说。

他们的最新工作实现了所谓的量子中继,这是长距离通信网络的关键组成部分。

在量子通信网络中,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。

不过想要实现有效的长距离量子通信,还是需要借助某种机制来介绍这种信道信息丢失,这也是他们正在实验室中所追求的。

Slussarenko 博士说,这项研究的下一步是将错误减少到可实施长距离量子密码学的水平、并在现成的光学基础设施上进行实测 —— 比如基于光纤的互联网网络。

 

论文参考链接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-29376-4

 

---煤油灯科技victorlamp.com翻译整理---

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