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芯片之间首次实现量子隐形传态,Nature子刊新研究打开量子互联网大门 | 华人一作

2019-12-30 13:06:57 来源:和讯网   阅读量:1.28万

十三 发自 凹非寺

量子位 报道 | 公众号 QbitAI

量子信息技术很重要,现在大家都知道。

例如,量子计算机可能解决目前超级计算机系统过于复杂的问题,而量子互联网可能最终保护世界信息免受恶意攻击。

然而,这些技术都依赖于“量子信息” ,这些信息通常编码在单个量子粒子中,极难控制和测量。

芯片之间首次实现量子隐形传态,Nature子刊新研究打开量子互联网大门 | 华人一作

而最近,来自英国布里斯托大学和丹麦技术大学的科学家们,首次实现了两个计算机芯片之间的量子隐形传态。

也就是说,在不需要任何物理和电子连接的情况下,信息能够从一个芯片即时传送到另一个芯片。

这一壮举可谓是为量子计算机和量子互联网打开了大门。

因此,也发表在了Nature子刊。

芯片之间首次实现量子隐形传态,Nature子刊新研究打开量子互联网大门 | 华人一作

“幽灵般的超距作用”更加逼近现实

这种隐形传态是通过一种叫做量子纠缠的现象实现。

在这种现象中,两个粒子纠缠在一起,这样它们就可以远距离“交流”。

而无论两个粒子之间的距离有多远,改变其中一个粒子的性质,另一个粒子也会立即发生改变。因此,信息在它们之间发生了传递。

理论上,量子隐形传态的运行距离是无限的,这就引出了一些奇怪的推论,甚至连爱因斯坦自己都感到困惑。

我们目前对物理学的理解是,没有什么东西能比光速更快。

然而,随着量子隐形传态的出现,信息似乎打破了这个速度限制。

爱因斯坦称之为幽灵般的超距作用。

此次的新研究,让这一现象更加接近现实。

芯片之间首次实现量子隐形传态,Nature子刊新研究打开量子互联网大门 | 华人一作

芯片之间首次实现量子隐形传态,Nature子刊新研究打开量子互联网大门 | 华人一作

△芯片间的量子隐形传态和多光子多量子位纠缠

团队在芯片上产生了纠缠的光子对,然后对其中一个量子进行了测量。

这种观察会改变光子的状态,然后将这些改变立即应用于另一个芯片中的配对光子。

研究的合著者Dan Llewellyn说:

我们能够在实验室中演示两个芯片之间的高质量纠缠链接,其中每个芯片上的光子共享一个量子态。

然后对每个芯片进行完全编程,用来执行一系列利用纠缠的演示。

最重要的演示是一个双芯片隐形传态实验,在量子测量完成后,粒子的单个量子态被传送到两个芯片上。

传送的成功率达到了91%,并成功完成了对量子计算来说非常重要的其他功能。

例如,纠缠交换,以及最多同时纠缠4个光子等。

打开量子量子计算机、互联网大门

当然,在传送距离这个点上,以前实验中距离要远得多。

首先是在一个房间里的传送,然后是25公里、100公里,最后通过卫星传送超过1200公里。

也有在单个计算机芯片不同位置之间实现过信息传送。

但在两个不同芯片之间进行远程传输是量子计算的重大突破。

正如论文通讯作者、北京大学王剑威(Jianwei Wang)博士所说:

量子光子器件和传统电子控制的单一硅芯片集成,将为完全基于芯片的CMOS兼容的量子通信和信息处理网络打开大门。

作者简介

王剑威

2008年本科毕业于浙江大学,2015年在英国布里斯托大学物理系获得博士学位,之后留校从事博士后研究工作。

Yunhong Ding

2006年本科毕业于华中科技大学,2011年在丹麦技术大学获得博士学位。之后在丹麦技术大学从事研究工作,2017年成为助理教授。2018年10月创办了一家名为SiPhotonIC ApS芯片公司。

Daniel Llewellyn

英国布里斯托大学量子工程技术实验室,威廉物理实验室和电子电气工程系。

Imad I. Faruque

英国布里斯托大学量子工程技术实验室,威廉物理实验室和电子电气工程系。

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关键词阅读: 量子 / 公众号 / AI

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