美研制新型傳送機可實現離子態遠距離傳輸

　　新浪科技訊 北京時間2月6日消息，據英國《新科學家》雜志報道，美國一個研究小組制造出一臺能夠將鐿離子狀態從試驗室一側傳送到另一側的傳送機，在此之前，科學家只能讓光子上演這種“隱形”傳送壯舉。

　　研究小組表示，這項技術能夠在很大程度上提高量子信息傳送距離。此前，遠距傳物共有兩種方式，任何一種都帶有嚴重的局限性。物理學家可以在光子之間傳送量子態，但光子無法加以保存，也就不可能成為任何需要記憶功能的量子信息裝置的基礎。在其它實驗中，一個離子的狀態被傳送給同一捕獲裝置內的另一個離子，彼此間的距離在幾微米左右。

　　目前，美國馬里蘭州大學帕克分校的史蒂文·奧爾姆斯切克(Steven Olmschenk)及其同事已設計出第3種方式，利用光子實現更多物質間的遠距離傳送。他們首先從鐿元素的兩個離子開始，每一個被置于各自的“電磁瓶”內，這一過程被稱之為保羅捕獲。每個離子混合了兩種狀態且能量水平不同，這種混合構成了一個量子位(儲存信息的量子狀態)。在激光束作用下，每個離子放射出一個光子，每對離子和光子以一種共有的量子態“纏結”在一起，不管彼此間距離多遠，其中一個粒子發生的事情都能影響到另一個粒子。在此之后，兩個光子穿過一個光學裝置，彼此間形成“纏結”狀態，這一過程同樣可以讓兩個鐿離子“纏結”在一起。

　　在研究人員對第一個離子進行正確測量之時，纏結扮演了第一個離子的狀態或者說量子位向另一個離子傳送的一條紐帶。簡單地說，第二個離子成為第一個的精確復制版本。實驗中，兩個離子間的距離只有一米遠，但提高傳送距離并不是什么難事。在量子態不遭破壞情況下，光子不能在沿光導纖維的長途之旅中攜帶量子態。相比之下，這種新手段能夠成為量子中繼器的基礎，進而實現任何距離內的量子通訊。具體方法是：沿光纖每隔一段距離放置離子傳送機，首先暫時存儲量子態而后進行傳送，在此過程中，沒有一個光子需要穿行太長距離。

　　伊利諾斯州大學香檳分校量子物理學家保羅·科威特(Paul Kwiat)說：“我認為這是一項重大進步。”但他也指出，這種手段的數據傳輸率非常低，平均每12分鐘只能進行一次成功傳送。奧爾姆斯切克則認為，他能夠將量子位傳送速度提高到每秒一個，量子加密可因此成為受益者。