量子隐形传输开启未来互联网大门

　　参考消息网6月11日报道　据美国《大众机械》月刊网站5月5日报道，无论是把人类送上太空的科幻未来，还是更接地气的量子计算概念，我们对量子隐形传态的愿景一直都系于一个核心的前提：在遥远粒子之间(即所谓量子纠缠)传输量子态的能力。爱因斯坦早在20世纪30年代就首次描述量子纠缠，这是亚原子世界最奇特的物理学之一——具体说来，就是相隔遥远的粒子经历某种难以解释的、看不见的联系。

　　当某个粒子的位置、方向和其他特性被传输到别处一个与之纠缠的粒子时，接收方就立即具有发送方的特性。但由于量子物理学某种不为人知的特性，信息一旦传递，原始粒子就立即停止存在。其结果是，别处的粒子成为原始粒子完美的物理再现。因此，可以理解量子纠缠如果拓展到宏观层面如何可以成为货物或人员等较大物体远距离瞬间传输的基础。

　　自1997年首次成功试验以来，研究人员和科学家一直在尝试利用量子纠缠的知识传送粒子。但是，信息的传输极易受损，在与其他信号波形和场相互作用时，容易出现信号衰减和退相干(当量子系统崩溃并且可以通过经典物理学解释的时候)。这意味着，迄今为止唯一真正的成功案例是通过独立光纤连接等专用渠道发送纠缠的粒子信息。

　　这就是之前的情况了。如今，在一项开创性的科学实验中，美国西北大学麦考密克工程及应用科学学院的一个研究小组通过公共互联网基础设施成功地把量子态隐形传输大约18英里(约合29公里)。他们在同行评审期刊《光学》上发表了研究结果。

　　这项新研究意义重大，因为它是首次通过现有互联网数据通道进行量子隐形传输。由于量子传输过程极易受损，科学家长期以来一直认为下一代互联网数据流(本质上说是量子通信)无法与今天承载奈飞数据流、短信和电子商务交易的数据共存。一些实验能够通过模拟的互联网信息流保持纠缠信号的连贯性，但从未通过真正的互联网进行传输。现在，一切都已改变。

　　西北大学的研究小组知道，他们需要想出某种办法让纠缠的粒子——一颗光子，即“携带”光穿越太空的单一粒子——在每秒400吉比特的互联网流量中保持原有状态。这段路程看起来有点像驾驶摩托车穿越严重拥堵的高速公路而非偏僻的乡间公路。让光子在这条拥堵的路上顺利前进取决于光线如何通过介质散射。研究人员发现，如果他们利用适当的条件发射光子，就可以将信号所需的通道最小化，从而减少可能遇到的干扰。

　　这为量子计算的发展注射一剂强心针。原因在于，长期以来，人们都认为量子计算理论只适用于一个数据通路受到精心管控的单个设备之内——有朝一日，这将带来性能更好的独立设备，比如手机、服务器和笔记本电脑——但量子互联网完全是另一回事。

　　一旦我们做到这一点，量子互联网和普通互联网的区别就有点像普通互联网和烟雾信号的区别。量子互联网带来的各种应用比我们能梦想到的更强大，更不用说我们能建造使用的了。仅列举一些我们能想象的例子：强大得多的加密技术；学习速度极大提高、学习成效也极大提高的人工智能；给一些系统精确建模的手段——眼下，这些系统规模太大、变化太快、种类太多而难以分析，比如全球天气。

　　与今天的互联网很像，量子互联网将在一个由普遍分散的节点和传输系统组成的网络上运行，在纠缠的粒子之间发送信息。目前的障碍一直是利用现有数据基础设施无法同时发送量子纠缠信息和无数其他信号。但西北大学团队取得的突破意味着无需购买并建造一个由线、塔和节点构成的专门用于量子数据的全新系统。

　　换句话说，这是朝着未来互联网迈出的一大步。（编译/赵菲菲）