（文章來源：網(wǎng)絡(luò)整理）

科學(xué)家第一次成功傳輸qutrit量子信號，該信號為一個(gè)三方的量子信息單元，這一研究成果先后由中國和奧地利的科學(xué)家完成。首先是中國的物理學(xué)家郭光燦和中國科技大學(xué)（USTC）的同事們在4月28日發(fā)表了他們的結(jié)果，接著是奧地利科學(xué)院的Anton Zeilinger和中國科技大學(xué)的潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的國際合作團(tuán)隊(duì)，他們在6月24日公布了其研究結(jié)果。

兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的獨(dú)立研究結(jié)果是量子隱形傳態(tài)領(lǐng)域的重要進(jìn)步。量子隱形傳態(tài)領(lǐng)域長期以來僅限于量子信息的量子比特單位，類似于經(jīng)典計(jì)算中使用的二進(jìn)制“比特”。這些概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明：在未來的量子網(wǎng)絡(luò)中可以使用攜帶更多信息并且具有比量子比特更大的抗噪聲性能的qutrits。

量子遠(yuǎn)距離傳送這個(gè)名字讓人聯(lián)想到“星際迷航”中的一項(xiàng)技術(shù)，其中“運(yùn)輸者”可以“射出”宏觀物體在遙遠(yuǎn)的太空點(diǎn)之間。而在量子隱形傳態(tài)中，被傳輸?shù)氖莾蓚€(gè)糾纏粒子的狀態(tài)例如電子的自旋。即使相隔很遠(yuǎn)，糾纏的粒子也有著神秘的聯(lián)系，在兩個(gè)糾纏電子的情況下，無論一個(gè)電子的自旋發(fā)生什么，都會(huì)瞬間影響另一個(gè)電子的自旋。

量子隱形傳態(tài)在未來可能對安全通信具有重要作用，并且大部分研究都是考慮到網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用。在2017年，潘建偉、Zeilinger和他們的同事利用中國的墨子號衛(wèi)星進(jìn)行了世界上最長的通信實(shí)驗(yàn)，跨越了7600公里，兩個(gè)光子被傳送到維也納和中國。

通過獲取有關(guān)光子狀態(tài)的信息，每個(gè)位置的研究人員都能夠有效地構(gòu)建一個(gè)不可識別的密碼，用于進(jìn)行安全的視頻通話。這種技術(shù)就像一封信上的蠟封：任何竊聽都會(huì)干擾并留下可檢測的標(biāo)記。

研究人員試圖傳送更復(fù)雜的粒子狀態(tài)并取得一些成功。在2015年發(fā)表的一項(xiàng)研究中，潘建偉和他的同事設(shè)法傳送了兩個(gè)光子態(tài)：旋轉(zhuǎn)和軌道角動(dòng)量。盡管如此，這些狀態(tài)中的每一個(gè)都是二進(jìn)制的，系統(tǒng)仍在使用量子比特。直到現(xiàn)在，科學(xué)家還沒有傳送任何更復(fù)雜的狀態(tài)。

經(jīng)典二進(jìn)制位可以是0或1，其量子對應(yīng)物為量子位，通常被稱為0和1兩種狀態(tài)的疊加。例如，考慮一個(gè)光子，它可以表現(xiàn)出水平或垂直偏振。這樣的量子比特很容易讓研究人員構(gòu)建。經(jīng)典三分法可以是0、1或2，意味著qutrit必須體現(xiàn)所有三種狀態(tài)的疊加。這使得qutrits比qubits更難制作。

為了創(chuàng)造他們的四分法，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)都使用了光子的三分支路徑，用精心編排的激光、分束器和硼酸鋇晶體的光學(xué)系統(tǒng)表達(dá)?？紤]到這種神秘安排的一種方法是著名的雙縫實(shí)驗(yàn)，在那個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中，光子同時(shí)穿過兩個(gè)狹縫，形成一個(gè)波狀干涉圖案。每個(gè)狹縫的狀態(tài)為0和1，因?yàn)楣庾哟┻^兩者，為光子添加第三個(gè)狹縫以進(jìn)行遍歷，結(jié)果是一個(gè)qutrit-量子系統(tǒng)，由三個(gè)狀態(tài)的疊加定義，其中光子的路徑有效地編碼信息。

從光子中創(chuàng)造一個(gè)qutrit只是另一個(gè)研究階段的開始。兩支團(tuán)隊(duì)也不得不將兩個(gè)qutrits糾纏在一起，而這絕非易事，因?yàn)楣夂苌倥c自身相互作用。但是，一些研究人員不太相信這一研究結(jié)果。東京大學(xué)的物理學(xué)家Akira Furusawa說，這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)使用的方法不適合實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)樗苈倚实拖隆?/p>

研究人員承認(rèn)這一缺陷，科學(xué)是一步一步地走過來的，首先，你讓不可能的事情成為可能，然后你才能努力讓它更完美。
（責(zé)任編輯：fqj）