原子系統(tǒng)間可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子隱形傳輸

    據(jù)美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)站6月7日?qǐng)?bào)道，幾年前，科學(xué)家們就成功地實(shí)現(xiàn)了光與光系統(tǒng)間的量子信息隱形傳輸。2006年，丹麥哥本哈根大學(xué)尼爾斯·玻爾研究所的研究人員成功地實(shí)現(xiàn)了光和氣態(tài)原子間的量子信息隱形傳輸?，F(xiàn)在，他們又實(shí)現(xiàn)了量子信息在兩團(tuán)氣態(tài)原子云間的隱形傳輸，且已取得了穩(wěn)定的結(jié)果，數(shù)次嘗試均告成功，這被研究人員視為非常重要的一步。論文發(fā)表在《自然·物理學(xué)》雜志上。

        研究人員在實(shí)驗(yàn)中用到了兩個(gè)相互獨(dú)立的玻璃容器，每個(gè)容器內(nèi)包含有由數(shù)十億個(gè)銫氣態(tài)原子組成的云團(tuán)。他們首先朝第一個(gè)玻璃容器內(nèi)發(fā)送激光，接著，奇異的量子現(xiàn)象發(fā)生了：光和氣體相互糾纏在一起，這意味著它們已經(jīng)建立了某種量子連接。

        這兩個(gè)玻璃容器都置于一個(gè)擁有磁場(chǎng)的房間內(nèi)。當(dāng)具有某一特定波長(zhǎng)的激光照射在氣態(tài)原子上時(shí)，原子內(nèi)部最外層的電子會(huì)像磁針一樣指向同一個(gè)方向——朝上或朝下?？茖W(xué)家們解釋道，正是這一方向組成了量子信息，就像計(jì)算機(jī)的信息由0和1組成一樣。

        這些氣體會(huì)發(fā)出包含有量子信息的光量子，這些光隨后被發(fā)送到第二個(gè)氣體容器上，此時(shí)，研究人員也從光那兒讀取到了量子信息，并用探測(cè)器對(duì)光量子進(jìn)行了登記。然后，探測(cè)器發(fā)出的信號(hào)被傳回第一個(gè)容器，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該容器里原子內(nèi)的電子方向會(huì)根據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。這樣，他們就實(shí)現(xiàn)了量子信息從第二個(gè)容器到第一個(gè)容器的隱形傳輸。

        研究人員表示，實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，這使得氣態(tài)原子能在玻璃容器內(nèi)以200米/秒的速度移動(dòng)，導(dǎo)致它們會(huì)不斷撞上玻璃壁，從而失去其攜帶的量子信息。但研究人員在玻璃容器內(nèi)部涂上了一層石蠟避免了這一點(diǎn)。此外，一種非常靈敏、可以有效地探測(cè)到光量子并進(jìn)行登記的探測(cè)器也促進(jìn)了結(jié)果的穩(wěn)定性。

        不過(guò)，最新實(shí)驗(yàn)中信息隱形傳輸?shù)木嚯x僅為0.5米，與現(xiàn)實(shí)中動(dòng)輒幾千公里的傳輸距離有云泥之別。對(duì)此，研究人員表示：“0.5米這一距離完全囿于實(shí)驗(yàn)室大小所致。從理論上來(lái)講，我們可以增加距離，甚至可以將信息遠(yuǎn)距離傳輸?shù)叫l(wèi)星上。穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓我們朝著構(gòu)建出未來(lái)的量子信息網(wǎng)絡(luò)前進(jìn)了一大步。”