量子信息(誰(shuí)知道量子計算機的呀)
1.誰(shuí)知道量子計算機的基礎知識呀
量子計算機，顧名思義，就是實(shí)現量子計算的機器。
要說(shuō)清楚量子計算，首先看經(jīng)典計算。經(jīng)典計算機從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定算法進(jìn)行變換的機器，其算法由計算機的內部邏輯電路來(lái)實(shí)現。
經(jīng)典計算機具有如下特點(diǎn)： （1）其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是經(jīng)典信號，用量子力學(xué)的語(yǔ)言來(lái)描述，也即是：其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是某一力學(xué)量的本征態(tài)。如輸入二進(jìn)制序列0110110，用量子記號，即|0110110>。
所有的輸入態(tài)均相互正交。對經(jīng)典計算機不可能輸入如下疊加態(tài)： C1|0110110 >+ C2|1001001>。
(2)經(jīng)典計算機內部的每一步變換都將正交態(tài)演化為正交態(tài)，而一般的量子變換沒(méi)有這個(gè)性質(zhì)，因此，經(jīng)典計算機中的變換（或計算）只對應一類(lèi)特殊集。 相應于經(jīng)典計算機的以上兩個(gè)限制，量子計算機分別作了推廣。
量子計算機的輸入用一個(gè)具有有限能級的量子系統來(lái)描述，如二能級系統（稱(chēng)為量子比特），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的么正變換。因此量子計算機的特點(diǎn)為[1]: [1]量子計算機的輸入態(tài)和輸出態(tài)為一般的疊加態(tài)，其相互之間通常不正交； [2]量子計算機中的變換為所有可能的么正變換。
得出輸出態(tài)之后，量子計算機對輸出態(tài)進(jìn)行一定的測量，給出計算結果。 由此可見(jiàn)，量子計算對經(jīng)典計算作了極大的擴充，經(jīng)典計算是一類(lèi)特殊的量子計算。
量子計算最本質(zhì)的特征為量子疊加性和相干性。量子計算機對每一個(gè)疊加分量實(shí)現的變換相當于一種經(jīng)典計算，所有這些經(jīng)典計算同時(shí)完成，并按一定的概率振幅疊加起來(lái)，給出量子計算機的輸出結果。
這種計算稱(chēng)為量子并行計算。量子并行處理大大提高了量子計算機的效率，使得其可以完成經(jīng)典計算機無(wú)法完成的工作，如一個(gè)很大的自然數的因子分解（后面將敘及）。
量子相干性在所有的量子超快速算法中得到了本質(zhì)性的利用[2]。 量子計算機的概念源于對可逆計算機的研究，而研究可逆計算機是為了克服計算機中的能耗問(wèn)題。
早在六七十年代，人們就發(fā)現，能耗會(huì )導致計算機芯片的發(fā)熱，影響芯片的集成度，從而限制了計算機的運行速度。Landauer[3]最早考慮了這個(gè)問(wèn)題，他考察了能耗的來(lái)源，指出：能耗產(chǎn)生于計算過(guò)程中的不可逆操作。
例如，對兩比待的異或操作，因為只有一比特的輸出，這一過(guò)程損失了一個(gè)自由度，因此是不可逆的，按照熱力學(xué)，必然會(huì )產(chǎn)生一定的熱量。但這種不可逆性是不是不可避免的呢？事實(shí)上，只要對異或門(mén)的操作如圖1所示的簡(jiǎn)單改進(jìn)，即保留一個(gè)無(wú)用的比特，該操作就變?yōu)榭赡娴摹?/p>
因此物理原理并沒(méi)有限制能耗的下限，消除能耗的關(guān)鍵是將不可逆操作改造為可逆操作（見(jiàn)圖1）。 圖1 不可逆異或門(mén)改進(jìn)為可逆異或門(mén) Bennett[4]后來(lái)更嚴格地考慮了此問(wèn)題，并證明了，所有經(jīng)典不可逆的計算機都可以改造為可逆計算機，而不影響其計算能力。
經(jīng)典計算機實(shí)際上就是一個(gè)通用圖靈機。通用圖靈機是計算機的抽象數學(xué)模型，它由兩部分構成： [1]具有無(wú)限多個(gè)存儲單元的記錄帶，每個(gè)存儲單元內容的變化是有限的，通常用二進(jìn)制的“O”和“1”來(lái)表示； [2]一個(gè)具有有限內態(tài)的讀寫(xiě)頭，每步操作中讀寫(xiě)頭可以在記錄帶上左移或右移一格或不動(dòng)。
圖靈機在操作中，讀寫(xiě)頭根據其內態(tài)和當前存儲單元的內容，按既定的規則，改變其內態(tài)和存儲單元的內容。并決定下一步讀寫(xiě)頭的移動(dòng)方向。
上述圖靈機的模型是不可逆的，例如，對如下圖靈機操作“寫(xiě)存儲單元--> 左移一格”，其逆就變成了“左移一格-->寫(xiě)存儲單元”，該逆操作不再是一個(gè)有效的圖靈機操作。但Bennett證明了一個(gè)基本結果：對所有不可逆的通用圖靈機，都可以找到一個(gè)對應的可逆圖靈機，使得兩者具有完全相同的計算能力和計算效率。
因為計算機中的每步操作都可以改造為可逆操作，在量子力學(xué)中，它就可以用一個(gè)么正變換來(lái)代表。Benioff[5]最早用量子力學(xué)來(lái)描述可逆計算機。
在量子可逆計算機中，比特的載體成為二能級的量子體系，體系處于|0>和|1>上，但不處于它們的疊加態(tài)。量子可逆計算機的研究，其核心任務(wù)為，對應于具體的計算，尋找合適的哈密頓量來(lái)描述。
早期的量子可逆計算機，實(shí)際上是用量子力學(xué)語(yǔ)言表述出來(lái)的經(jīng)典計算機，它沒(méi)有利用量子力學(xué)的本質(zhì)特性，如量子疊加性和相干性。 Feymann首先指出[6]，這些量子特性可能在未來(lái)的量子計算機中起本質(zhì)作用，如用來(lái)模擬量子系統。
Deutsch[7]找到一類(lèi)問(wèn)題，對該類(lèi)問(wèn)題，量子計算機存在多項式算法（多項式算法指運算完成的時(shí)間與輸入二進(jìn)制數據的長(cháng)度，即比特的位數存在多項式關(guān)系），而經(jīng)典計算機則需要指數算法。但最具轟動(dòng)性的結果卻是Shor給出的關(guān)于大數因子分解的量子多項式算法[8]（見(jiàn)第三節），因為此問(wèn)題在經(jīng)典公鑰體系中有重要應用。
Shor的發(fā)現掀起了研究量子計算機的熱潮，從此后，量子計算機的發(fā)展日新月異。 二、量子計算機的構造及實(shí)驗方案 正如經(jīng)典計算機建立在通用圖靈機基礎之上，量子計算機亦可建立在量子圖靈機基礎上。
量子圖靈機可類(lèi)比于經(jīng)典計算機的概率運算。前一節提到的通用圖靈機的操作是完全確定性的，用q代表當前讀寫(xiě)頭的狀態(tài)，s代表當前存儲單元內容，d取值為L(cháng),。
2.誰(shuí)知道量子計算機的基礎知識呀
量子計算機，顧名思義，就是實(shí)現量子計算的機器。
要說(shuō)清楚量子計算，首先看經(jīng)典計算。經(jīng)典計算機從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定算法進(jìn)行變換的機器，其算法由計算機的內部邏輯電路來(lái)實(shí)現。
經(jīng)典計算機具有如下特點(diǎn)： （1）其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是經(jīng)典信號，用量子力學(xué)的語(yǔ)言來(lái)描述，也即是：其輸入態(tài)和輸出態(tài)都是某一力學(xué)量的本征態(tài)。如輸入二進(jìn)制序列0110110，用量子記號，即|0110110>。
所有的輸入態(tài)均相互正交。對經(jīng)典計算機不可能輸入如下疊加態(tài)： C1|0110110 >+ C2|1001001>。
(2)經(jīng)典計算機內部的每一步變換都將正交態(tài)演化為正交態(tài)，而一般的量子變換沒(méi)有這個(gè)性質(zhì)，因此，經(jīng)典計算機中的變換（或計算）只對應一類(lèi)特殊集。 相應于經(jīng)典計算機的以上兩個(gè)限制，量子計算機分別作了推廣。
量子計算機的輸入用一個(gè)具有有限能級的量子系統來(lái)描述，如二能級系統（稱(chēng)為量子比特），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的么正變換。因此量子計算機的特點(diǎn)為[1]: [1]量子計算機的輸入態(tài)和輸出態(tài)為一般的疊加態(tài)，其相互之間通常不正交； [2]量子計算機中的變換為所有可能的么正變換。
得出輸出態(tài)之后，量子計算機對輸出態(tài)進(jìn)行一定的測量，給出計算結果。 由此可見(jiàn)，量子計算對經(jīng)典計算作了極大的擴充，經(jīng)典計算是一類(lèi)特殊的量子計算。
量子計算最本質(zhì)的特征為量子疊加性和相干性。量子計算機對每一個(gè)疊加分量實(shí)現的變換相當于一種經(jīng)典計算，所有這些經(jīng)典計算同時(shí)完成，并按一定的概率振幅疊加起來(lái)，給出量子計算機的輸出結果。
這種計算稱(chēng)為量子并行計算。量子并行處理大大提高了量子計算機的效率，使得其可以完成經(jīng)典計算機無(wú)法完成的工作，如一個(gè)很大的自然數的因子分解（后面將敘及）。
量子相干性在所有的量子超快速算法中得到了本質(zhì)性的利用[2]。 量子計算機的概念源于對可逆計算機的研究，而研究可逆計算機是為了克服計算機中的能耗問(wèn)題。
早在六七十年代，人們就發(fā)現，能耗會(huì )導致計算機芯片的發(fā)熱，影響芯片的集成度，從而限制了計算機的運行速度。Landauer[3]最早考慮了這個(gè)問(wèn)題，他考察了能耗的來(lái)源，指出：能耗產(chǎn)生于計算過(guò)程中的不可逆操作。
例如，對兩比待的異或操作，因為只有一比特的輸出，這一過(guò)程損失了一個(gè)自由度，因此是不可逆的，按照熱力學(xué)，必然會(huì )產(chǎn)生一定的熱量。但這種不可逆性是不是不可避免的呢？事實(shí)上，只要對異或門(mén)的操作如圖1所示的簡(jiǎn)單改進(jìn)，即保留一個(gè)無(wú)用的比特，該操作就變?yōu)榭赡娴摹?/p>
因此物理原理并沒(méi)有限制能耗的下限，消除能耗的關(guān)鍵是將不可逆操作改造為可逆操作（見(jiàn)圖1）。 圖1 不可逆異或門(mén)改進(jìn)為可逆異或門(mén) Bennett[4]后來(lái)更嚴格地考慮了此問(wèn)題，并證明了，所有經(jīng)典不可逆的計算機都可以改造為可逆計算機，而不影響其計算能力。
經(jīng)典計算機實(shí)際上就是一個(gè)通用圖靈機。通用圖靈機是計算機的抽象數學(xué)模型，它由兩部分構成： [1]具有無(wú)限多個(gè)存儲單元的記錄帶，每個(gè)存儲單元內容的變化是有限的，通常用二進(jìn)制的“O”和“1”來(lái)表示； [2]一個(gè)具有有限內態(tài)的讀寫(xiě)頭，每步操作中讀寫(xiě)頭可以在記錄帶上左移或右移一格或不動(dòng)。
圖靈機在操作中，讀寫(xiě)頭根據其內態(tài)和當前存儲單元的內容，按既定的規則，改變其內態(tài)和存儲單元的內容。并決定下一步讀寫(xiě)頭的移動(dòng)方向。
上述圖靈機的模型是不可逆的，例如，對如下圖靈機操作“寫(xiě)存儲單元--> 左移一格”，其逆就變成了“左移一格-->寫(xiě)存儲單元”，該逆操作不再是一個(gè)有效的圖靈機操作。但Bennett證明了一個(gè)基本結果：對所有不可逆的通用圖靈機，都可以找到一個(gè)對應的可逆圖靈機，使得兩者具有完全相同的計算能力和計算效率。
因為計算機中的每步操作都可以改造為可逆操作，在量子力學(xué)中，它就可以用一個(gè)么正變換來(lái)代表。Benioff[5]最早用量子力學(xué)來(lái)描述可逆計算機。
在量子可逆計算機中，比特的載體成為二能級的量子體系，體系處于|0>和|1>上，但不處于它們的疊加態(tài)。量子可逆計算機的研究，其核心任務(wù)為，對應于具體的計算，尋找合適的哈密頓量來(lái)描述。
早期的量子可逆計算機，實(shí)際上是用量子力學(xué)語(yǔ)言表述出來(lái)的經(jīng)典計算機，它沒(méi)有利用量子力學(xué)的本質(zhì)特性，如量子疊加性和相干性。 Feymann首先指出[6]，這些量子特性可能在未來(lái)的量子計算機中起本質(zhì)作用，如用來(lái)模擬量子系統。
Deutsch[7]找到一類(lèi)問(wèn)題，對該類(lèi)問(wèn)題，量子計算機存在多項式算法（多項式算法指運算完成的時(shí)間與輸入二進(jìn)制數據的長(cháng)度，即比特的位數存在多項式關(guān)系），而經(jīng)典計算機則需要指數算法。但最具轟動(dòng)性的結果卻是Shor給出的關(guān)于大數因子分解的量子多項式算法[8]（見(jiàn)第三節），因為此問(wèn)題在經(jīng)典公鑰體系中有重要應用。
Shor的發(fā)現掀起了研究量子計算機的熱潮，從此后，量子計算機的發(fā)展日新月異。 二、量子計算機的構造及實(shí)驗方案 正如經(jīng)典計算機建立在通用圖靈機基礎之上，量子計算機亦可建立在量子圖靈機基礎上。
量子圖靈機可類(lèi)比于經(jīng)典計算機的概率運算。前一節提到的通用圖靈機的操作是完全確定性的，用q代表當前讀寫(xiě)頭的狀態(tài)，s代表當前存儲單元內容，d取值為L(cháng),R,N，分。
3.量子的知識
量子一詞來(lái)自拉丁語(yǔ)quantus，意為“多少”，代表“相當數量的某事”。在物理學(xué)中常用到量子的概念，量子是一個(gè)不可分割的基本個(gè)體。例如，一個(gè)“光的量子”是光的單位。而量子力學(xué)、量子光學(xué)等等更成為不同的專(zhuān)業(yè)研究領(lǐng)域。
其基本概念是所有的有形性質(zhì)也許是"可量子化的"。"量子化" 指其物理量的數值會(huì )是一些特定的數值，而不是任意值。例如，
在（休息狀態(tài)）的原子中，電子的能量是可量子化的。這能決定原子的穩定和一般問(wèn)題。
在20世紀的前半期，出現了新的概念。許多物理學(xué)家將量子力學(xué)視為了解和描述自然的的基本理論。
編輯本段歷史
量子物理是根據量子化的物理分支，在1900年以理論來(lái)建立。由于馬克斯·普朗克（M. Planck）釋所謂的黑體輻射。他的工作根本上合并了量子化用同樣方式，到了今天它仍被使用。但他嚴重地沖擊了古典物理學(xué)，需要了另外30年的研究，就是在量子論未確立之前。直到現在一些主張仍然不能被充分地了解。這里有很多需要學(xué)習的地方。包括科學(xué)的本質(zhì)是怎么出現。
不光是普朗克對這個(gè)新概念感到困擾。當時(shí)德國物理社會(huì )中黑體研究成為焦點(diǎn)。在10月、11月和12月會(huì )議前夕，對他的科學(xué)同事報告公開(kāi)他的新想法。就這樣謹慎的實(shí)驗學(xué)家（包括F. Paschen,O.R. Lummer,E. Pringsheim,H.L. Rubens，和F. Kurlbaum）和一位理論家迎接最巨大的科學(xué)革命。
編輯本段黑體輻射量子方程
當物體被加熱，它以電磁波的形式散發(fā)紅外線(xiàn)輻射。這是了解清楚和明白最明顯的重要性。當物體變得熾熱，紅色波長(cháng)部分開(kāi)始變得可見(jiàn)。但是大多數熱輻射仍然是紅外線(xiàn)，除非直到物體變得像太陽(yáng)的表面一樣熱。這是當時(shí)的實(shí)驗室內不能夠達成的而且只可以量度部分黑體光譜。
黑體輻射量子方程是量子力學(xué)的第一部分。在1900年10月7日面世。
能量 E、輻射頻率 f 及溫度 T 可以被寫(xiě)成：
E=hf/(e^(hf/κT)-1)
h 是普朗克常數及 k 是玻爾茲曼常數。兩者都是物理學(xué)中的基礎。基礎能量的量子是 hf。可是這個(gè)單位正常之下不存在并不需要量子化。
編輯本段量子力學(xué)的誕生
從實(shí)驗中普郎克推算到h 及 k的數值。因此他在1900年12月14日的德國物理學(xué)學(xué)會(huì )會(huì )議中第一次發(fā)表能量量子化數值、Avogadro-Loschmidt數的數值、一個(gè)份子模（mole）的數值及電荷單位。這數值比以前更準確。這代表量子力學(xué)的誕生。
4.量子的知識
量子一詞來(lái)自拉丁語(yǔ)quantus，意為“多少”，代表“相當數量的某事”。在物理學(xué)中常用到量子的概念，量子是一個(gè)不可分割的基本個(gè)體。例如，一個(gè)“光的量子”是光的單位。而量子力學(xué)、量子光學(xué)等等更成為不同的專(zhuān)業(yè)研究領(lǐng)域。
其基本概念是所有的有形性質(zhì)也許是"可量子化的"。"量子化" 指其物理量的數值會(huì )是一些特定的數值，而不是任意值。例如，
在（休息狀態(tài)）的原子中，電子的能量是可量子化的。這能決定原子的穩定和一般問(wèn)題。
在20世紀的前半期，出現了新的概念。許多物理學(xué)家將量子力學(xué)視為了解和描述自然的的基本理論。
編輯本段歷史
量子物理是根據量子化的物理分支，在1900年以理論來(lái)建立。由于馬克斯·普朗克（M. Planck）釋所謂的黑體輻射。他的工作根本上合并了量子化用同樣方式，到了今天它仍被使用。但他嚴重地沖擊了古典物理學(xué)，需要了另外30年的研究，就是在量子論未確立之前。直到現在一些主張仍然不能被充分地了解。這里有很多需要學(xué)習的地方。包括科學(xué)的本質(zhì)是怎么出現。
不光是普朗克對這個(gè)新概念感到困擾。當時(shí)德國物理社會(huì )中黑體研究成為焦點(diǎn)。在10月、11月和12月會(huì )議前夕，對他的科學(xué)同事報告公開(kāi)他的新想法。就這樣謹慎的實(shí)驗學(xué)家（包括F. Paschen,O.R. Lummer,E. Pringsheim,H.L. Rubens，和F. Kurlbaum）和一位理論家迎接最巨大的科學(xué)革命。
編輯本段黑體輻射量子方程
當物體被加熱，它以電磁波的形式散發(fā)紅外線(xiàn)輻射。這是了解清楚和明白最明顯的重要性。當物體變得熾熱，紅色波長(cháng)部分開(kāi)始變得可見(jiàn)。但是大多數熱輻射仍然是紅外線(xiàn)，除非直到物體變得像太陽(yáng)的表面一樣熱。這是當時(shí)的實(shí)驗室內不能夠達成的而且只可以量度部分黑體光譜。
黑體輻射量子方程是量子力學(xué)的第一部分。在1900年10月7日面世。
能量 E、輻射頻率 f 及溫度 T 可以被寫(xiě)成：
E=hf/(e^(hf/κT)-1)
h 是普朗克常數及 k 是玻爾茲曼常數。兩者都是物理學(xué)中的基礎。基礎能量的量子是 hf。可是這個(gè)單位正常之下不存在并不需要量子化。
編輯本段量子力學(xué)的誕生
從實(shí)驗中普郎克推算到h 及 k的數值。因此他在1900年12月14日的德國物理學(xué)學(xué)會(huì )會(huì )議中第一次發(fā)表能量量子化數值、Avogadro-Loschmidt數的數值、一個(gè)份子模（mole）的數值及電荷單位。這數值比以前更準確。這代表量子力學(xué)的誕生。
5.量子信息詳解誰(shuí)能說(shuō)一下
量子信息詳解編輯量子是一個(gè)態(tài).所謂態(tài)在物理上不是一個(gè)具體的物理量，也不是一個(gè)單位，也不是一個(gè)實(shí)體，而是一個(gè)可以觀(guān)測記錄的一組記錄（也就是確定組不變量去測量另外一組量），但是這組記錄可以運算.并可以求出某時(shí)刻對是已觀(guān)測的紀錄對比十分吻合.這個(gè)就是波動(dòng)力學(xué)的基礎.要解決量子信息.首先要在邏輯有一個(gè)多值邏輯理論，才能通過(guò)對于量子態(tài)對應于一個(gè)實(shí)體，也就是現在所謂的給量子的態(tài)賦給予實(shí)體的功能，這樣就可以實(shí)現某些交換，也就是可以計算，只要這量子信息組態(tài)符合一定的條件，由波動(dòng)力學(xué)，結論一定成立.這就是量子信息學(xué)的基礎，如果一旦能找到符合理論的這些態(tài)，則計算能力將不是現有計算機的N信部題，而是的一0時(shí)計算的超量完成.對某個(gè)有限大的數組在量子態(tài)可以理論上是0時(shí)完成，也就是超距變換。
6.量子通信的基本原理是什么
量子通信系統的基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通道和量子測量裝置。
按其所傳輸的信息是經(jīng)典還是量子而分為兩類(lèi)。前者主要用于量子密鑰的傳輸，后者則可用于量子隱形傳態(tài)和量子糾纏的分發(fā)。
所謂隱形傳送指的是脫離實(shí)物的一種“完全”的信息傳送。從物理學(xué)角度，可以這樣來(lái)想象隱形傳送的過(guò)程：先提取原物的所有信息，然后將這些信息傳送到接收地點(diǎn)，接收者依據這些信息，選取與構成原物完全相同的基本單元，制造出原物完美的復制品。
但是，量子力學(xué)的不確定性原理不允許精確地提取原物的全部信息，這個(gè)復制品不可能是完美的。因此長(cháng)期以來(lái)，隱形傳送不過(guò)是一種幻想而已。
1993年，6位來(lái)自不同國家的科學(xué)家，提出了利用經(jīng)典與量子相結合的方法實(shí)現量子隱形傳態(tài)的方案：將某個(gè)粒子的未知量子態(tài)傳送到另一個(gè)地方，把另一個(gè)粒子制備到該量子態(tài)上，而原來(lái)的粒子仍留在原處。其基本思想是：將原物的信息分成經(jīng)典信息和量子信息兩部分，它們分別經(jīng)由經(jīng)典通道和量子通道傳送給接收者。
經(jīng)典信息是發(fā)送者對原物進(jìn)行某種測量而獲得的，量子信息是發(fā)送者在測量中未提取的其余信息；接收者在獲得這兩種信息后，就可以制備出原物量子態(tài)的完全復制品。該過(guò)程中傳送的僅僅是原物的量子態(tài)，而不是原物本身。
發(fā)送者甚至可以對這個(gè)量子態(tài)一無(wú)所知，而接收者是將別的粒子處于原物的量子態(tài)上。在這個(gè)方案中，糾纏態(tài)的非定域性起著(zhù)至關(guān)重要的作用。
量子力學(xué)是非定域的理論，這一點(diǎn)已被違背貝爾不等式的實(shí)驗結果所證實(shí)，因此，量子力學(xué)展現出許多反直觀(guān)的效應。在量子力學(xué)中能夠以這樣的方式制備兩個(gè)粒子態(tài)，在它們之間的關(guān)聯(lián)不能被經(jīng)典地解釋?zhuān)@樣的態(tài)稱(chēng)為糾纏態(tài)，量子糾纏指的是兩個(gè)或多個(gè)量子系統之間的非定域非經(jīng)典的關(guān)聯(lián)。
量子隱形傳態(tài)不僅在物理學(xué)領(lǐng)域對人們認識與揭示自然界的神秘規律具有重要意義，而且可以用量子態(tài)作為信息載體，通過(guò)量子態(tài)的傳送完成大容量信息的傳輸，實(shí)現原則上不可破譯的量子保密通信。1997年，在奧地利留學(xué)的中國青年學(xué)者潘建偉與荷蘭學(xué)者波密斯特等人合作，首次實(shí)現了未知量子態(tài)的遠程傳輸。
這是國際上首次在實(shí)驗上成功地將一個(gè)量子態(tài)從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實(shí)驗中傳輸的只是表達量子信息的“狀態(tài)”，作為信息載體的光子本身并不被傳輸。
最近，潘建偉及其合作者在如何提純高品質(zhì)的量子糾纏態(tài)的研究中又取得了新突破。為了進(jìn)行遠距離的量子態(tài)隱形傳輸，往往需要事先讓相距遙遠的兩地共同擁有最大量子糾纏態(tài)。
但是，由于存在各種不可避免的環(huán)境噪聲，量子糾纏態(tài)的品質(zhì)會(huì )隨著(zhù)傳送距離的增加而變得越來(lái)越差。因此，如何提純高品質(zhì)的量子糾纏態(tài)是目前量子通信研究中的重要課題。
近年，國際上許多研究小組都在對這一課題進(jìn)行研究，并提出了一系列量子糾纏態(tài)純化的理論方案，但是沒(méi)有一個(gè)是能用現有技術(shù)實(shí)現的。最近潘建偉等人發(fā)現了利用現有技術(shù)在實(shí)驗上是可行的量子糾纏態(tài)純化的理論方案，原則上解決了目前在遠距離量子通信中的根本問(wèn)題。
這項研究成果受到國際科學(xué)界的高度評價(jià)，被稱(chēng)為“遠距離量子通信研究的一個(gè)飛躍”。參考資料：《科技日報》量子通信系統的基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通道和量子測量裝置。
按其所傳輸的信息是經(jīng)典還是量子而分為兩類(lèi)。前者主要用于量子密鑰的傳輸，后者則可用于量子隱形傳態(tài)和量子糾纏的分發(fā)。
所謂隱形傳送指的是脫離實(shí)物的一種“完全”的信息傳送。從物理學(xué)角度，可以這樣來(lái)想象隱形傳送的過(guò)程：先提取原物的所有信息，然后將這些信息傳送到接收地點(diǎn)，接收者依據這些信息，選取與構成原物完全相同的基本單元，制造出原物完美的復制品。
但是，量子力學(xué)的不確定性原理不允許精確地提取原物的全部信息，這個(gè)復制品不可能是完美的。因此長(cháng)期以來(lái)，隱形傳送不過(guò)是一種幻想而已。
1993年，6位來(lái)自不同國家的科學(xué)家，提出了利用經(jīng)典與量子相結合的方法實(shí)現量子隱形傳態(tài)的方案：將某個(gè)粒子的未知量子態(tài)傳送到另一個(gè)地方，把另一個(gè)粒子制備到該量子態(tài)上，而原來(lái)的粒子仍留在原處。其基本思想是：將原物的信息分成經(jīng)典信息和量子信息兩部分，它們分別經(jīng)由經(jīng)典通道和量子通道傳送給接收者。
經(jīng)典信息是發(fā)送者對原物進(jìn)行某種測量而獲得的，量子信息是發(fā)送者在測量中未提取的其余信息；接收者在獲得這兩種信息后，就可以制備出原物量子態(tài)的完全復制品。該過(guò)程中傳送的僅僅是原物的量子態(tài)，而不是原物本身。
發(fā)送者甚至可以對這個(gè)量子態(tài)一無(wú)所知，而接收者是將別的粒子處于原物的量子態(tài)上。在這個(gè)方案中，糾纏態(tài)的非定域性起著(zhù)至關(guān)重要的作用。
量子力學(xué)是非定域的理論，這一點(diǎn)已被違背貝爾不等式的實(shí)驗結果所證實(shí)，因此，量子力學(xué)展現出許多反直觀(guān)的效應。在量子力學(xué)中能夠以這樣的方式制備兩個(gè)粒子態(tài)，在它們之間的關(guān)聯(lián)不能被經(jīng)典地解釋?zhuān)@樣的態(tài)稱(chēng)為糾纏態(tài)，量子糾纏指的是兩個(gè)或多個(gè)量子系統之間的非定域非經(jīng)典的關(guān)聯(lián)。
量子隱形傳態(tài)不僅在物理學(xué)領(lǐng)域對人們認識與揭示自然界的神秘規律具有重要意義，而且可以用量子態(tài)作為信息載體，通過(guò)量子態(tài)的傳送完成大。
