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飞达光学网: 技术论文 / 新闻中心 / 技术动态 / 美奥物理学家实现原子间量子态隐形传输
美奥物理学家实现原子间量子态隐形传输
2004-06-19    曹丽君    来源:新华社
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这一重大突破为研制量子计算机奠定基础
  美国和奥地利的物理学家在17日出版的英国《自然》杂志上分别报告说,他们首次在没有任何物理连接的情况下,实现了原子间的量子态隐形传输。这一重大科学突破将为研制量子计算机奠定基础。

  所谓量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态,它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。1993年,美国物理学家贝尼特等人提出了“量子态隐形传输”的方案:将原粒子物理特性的信息发向远处的另一个粒子,该粒子在接收到这些信息后,会成为原粒子的复制品。而在此过程中,传输的是原粒子的量子态,而不是原粒子本身。传输结束后,原粒子已经不具备原来的量子态,而有了新的量子态。

  美国国家标准与技术研究所的科学家说,他们利用激光技术,对三个带有正电荷的铍原子的量子态进行操作。首先,他们利用量子纠缠技术使其中两个原子的量子态完全一致。接着,他们准确地测量了这两个原子的量子态,然后通过激光将它们的量子态复制到8微米外的另一个原子上。整个过程由计算机控制,仅耗时4毫秒,传输成功率达到78%。

  奥地利因斯布鲁克大学的科学家领导的另一个研究小组采用钙原子,同样实现了量子态隐形传输,成功率为75%。基本原理也是利用第三个原子为辅助,用激光将一个原子的量子态传递给另一个原子。两项实验在具体方法上有所不同,奥地利小组使两个原子距离相对较远,以便用激光单独地改变一个原子的状态;美国小组则将原子冷却以保持操作的可靠性。

  量子计算机是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的装置。其基本信息单位是量子比特,但现有技术还不能使量子比特快速移动。美国国家标准与技术研究所在一份声明中说:“利用我们报告的这种隐形传输技术,可以提升量子比特的移动速度,加快逻辑运算的速度。”另外,量子态隐形传输所传输的是量子信息,它是量子通信最基本的过程,新突破将为实现数据的快速储存、处理和回收奠定基础。

  中国科学技术大学量子信息实验室主任郭光灿教授对记者说,上述成果是在量子信息理论框架指引下往前走的一步,证实了量子信息的有关理论预言和该领域的潜在能力。以前科学家曾经成功地对光子进行量子态隐形传输,而光子主要用于量子通信,原子在量子计算中更有潜力。他说,实现原子间量子态隐形传输将有助于研制量子计算机,不过还不能从根本上解决量子计算研究面临的问题。
责任编辑: FlyDa

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