我国首次在城市光纤中实现量子隐形传态

本报讯 9月20日，中国科学技术大学发布重要科技成果，该校科学家潘建伟、张强等与相关单位合作，在合肥量子城域通信试验网上首次实现了预先纠缠分发的独立量子源之间的量子态隐形传输，为未来可扩展量子网络的构建奠定坚实基础。成果9月19日在线发表在著名期刊《自然·光子学》上。

在微观世界中，有两个共同来源的微观粒子，只要一个粒子状态发生变化，就能立即使另一个粒子状态发生相应变化，如同一对有心灵感应的双胞胎，这就是被爱因斯坦称作“幽灵般超距离作用”的“量子纠缠”。具有纠缠特性的两个量子，在特定情景下，不通过任何介质，就可以实现文字、图片、声音、视频等信息的精确传输，这就是量子隐形传态。量子隐形传态是一种传递量子状态的重要通信方式，通俗地讲就是将甲地的某一粒子的量子信息在乙地的另一粒子上还原出来，被传输的物体就像是进行了一场“星际穿越”。

潘建伟小组首先与清华大学合作开发了适合光纤网络传输的时间相位纠缠光子源，然后通过发展皮秒级的远程光同步技术和使用光纤布拉格光栅进行窄带滤波，成功地解决了两个独立光子源之间的同步和干涉问题；接着开发了针对远距离光纤所造成的延迟和偏振涨落以及实验系统的稳定性等问题的主动反馈系统；最后利用中科院上海微系统所开发的超导纳米线单光子探测器，在合肥量子城域通信网络的30公里光纤上实现满足纠缠态预先分发、独立量子源干涉和前置反馈“三要素”的量子隐形传态实验。此前，国际上还没有任何量子隐形传态实验同时满足上述所有要求。

张强介绍说，现有的量子保密通信主要是通过量子密钥对经典信息进行加密传输，但随着技术的发展，最终的量子保密通信将会实现量子信息的传输，通过光纤网络进行量子隐形传态有望大大提高互联网连接的安全性和强度。另外，如果有一天量子计算机问世，要进行复杂的量子信息处理，就需要在城域网中用量子隐形传态来传输量子信息。

该成果得到《自然·光子学》审稿人的高度评价，称其“提供了一个符合未来量子通信网络应用的蓝图”“这样的首次实验验证将是量子技术发展过程中的重要里程碑”。（记者 桂运安 通讯员 杨保国）