奥地利和中国的科学家首次成功地传送了三维量子态。高维隐形传送可以在未来的量子计算机中发挥重要作用。

来自奥地利科学院和维也纳大学的研究人员通过实验证明了以前只有理论上的可能性。他们与中国科技大学的量子物理学家一起成功地传送了复杂的高维量子态。研究小组首先在“ 物理评论快报 ”杂志上报告了这一国际情况。

在他们的研究中，研究人员将一个光子(光粒子)的量子态传送到另一个远光源。以前，仅传输了两级状态(“量子比特”)，即具有值“0”或“1”的信息。然而，科学家成功地传送了一个三级状态，即所谓的“qutrit”。在量子物理学中，与经典计算机科学不同，“0”和“1”不是“任何/或” - 同时或两者之间的任何东西也是可能的。奥地利中国队现在已经在第三种可能性“2”中证明了这一点。

新的实验方法

自20世纪90年代以来，人们就知道多维量子隐形传态在理论上是可行的。然而：“首先，我们必须设计一种实现高维传送的实验方法，以及开发必要的技术”，维也纳奥地利科学院量子光学和量子信息研究所的Manuel Erhard说。

被传送的量子态被编码在光子可以采用的可能路径中。人们可以将这些路径描绘成三根光纤。最有趣的是，在量子物理学中，单个光子也可以同时位于所有三个光纤中。为了传送这种三维量子态，研究人员使用了一种新的实验方法。量子隐形传态的核心是所谓的贝尔测量。它基于多端口分束器，可将光子引导通过多个输入和输出，并将所有光纤连接在一起。此外，科学家使用辅助光子 - 这些光子也被送入多光束分光器，并可能干扰其他光子。

通过巧妙地选择某些干涉图案，量子信息可以被转移到远离输入光子的另一个光子，而两者之间没有物理相互作用。艾哈德强调，实验概念不仅限于三维，而且原则上可以扩展到任意数量的维度。

量子计算机的信息容量更高

有了这个，国际研究团队也朝着未来量子互联网等实际应用迈出了重要的一步，因为高维量子系统可以传输比量子比特更多的信息。奥地利科学院和维也纳大学的量子物理学家Anton Zeilinger说：“这一结果有助于将量子计算机与量子计算机之外的信息容量联系起来。”该方法的创新潜力。

参与的中国研究人员也看到了多维量子隐形传态的巨大机遇。“中国科学技术大学的Jian-Wei Pan说：”下一代量子网络系统的基础是建立在我们今天的基础研究基础之上的。“ 潘先生最近应维也纳大学和学院的邀请在维也纳举行了一次讲座。

在未来的工作中，量子物理学家将专注于如何扩展新获得的知识，以实现单个光子或原子的整个量子态的隐形传态。