研究人员首次通过普通光缆进行量子态隐形传送

一项实验表明，量子隐形传态与经典通信信号可在同一根光缆中共存。美国西北大学研究人员通过普通光缆，成功将量子态隐形传输了30公里。这为量子通信与现有互联网光缆相结合带来了新的可能，大大简化了分布式量子传感或计算应用所需的基础设施。相关论文发表于最新一期《光学》杂志。

量子隐形传态仅受光速限制，能让通信实现几乎瞬时传输。该过程利用量子纠缠技术，即两个粒子无论相隔多远，无需物理传输即可交换信息。

在光通信中，所有信号都被转换为光。经典通信的传统信号通常由数百万个光粒子组成，量子信息则使用单个光子。

传统观念认为，单个光子会“淹没”在携带经典通信的数百万个光粒子的光缆中。这就像是一辆单薄的自行车，在满是疾驰的重型卡车的狭窄隧道中艰难穿行一样。

然而，研究人员找到了一种方法，能帮助脆弱的光子避开繁忙的“交通”。在深入研究光如何在光缆中散射后，研究人员发现了一个不太拥挤的光波长来放置光子。然后，他们添加了特殊滤波器，以减少来自常规互联网流量的噪声。

为了测试这种新方法，研究人员设置了一条30公里长的光缆，两端各有一个光子。然后，他们同时通过这条光缆发送量子信息和常规互联网流量。最后，他们在执行隐形传态协议时，测量了接收端量子信息的质量。结果显示，即使在互联网流量繁忙时，量子信息也能成功传输。

研究表明，量子隐形传态能够在地理上相距遥远的节点之间提供安全的量子连接，下一代量子网络和传统网络可以共享同一根光纤。

接下来，研究人员打算扩展实验距离，并计划使用两对纠缠光子来演示纠缠交换，这是实现分布式量子应用的一个重要里程碑。

相关链接：https://dx.doi.org/10.48550/arxiv.2404.10738