今年早些時(shí)候，我們慶祝了量子物理學(xué)領(lǐng)域的首創(chuàng)：科學(xué)家能夠“傳送”qutrit或基于三種狀態(tài)的一條量子信息，從而為量子計(jì)算和通信開辟了許多新的可能性。

直到那時(shí)，量子隱形傳態(tài)只用量子比特來管理，盡管距離非常長(zhǎng)。這項(xiàng)概念驗(yàn)證研究表明，未來的量子網(wǎng)絡(luò)將比我們認(rèn)為的能夠攜帶更多的數(shù)據(jù)，并且干擾更少。

如果您不熟悉Qutrits，首先讓我們退后一步。簡(jiǎn)而言之，在經(jīng)典計(jì)算中我們稱為位的小數(shù)據(jù)單元可以處于以下兩種狀態(tài)之一：0或1。但是在量子計(jì)算中，我們擁有qubit，它們可以同時(shí)為0和1 (稱為疊加)。

現(xiàn)在，qutrit與trit具有相同的關(guān)系，在可以表示為0、1或2的經(jīng)典狀態(tài)上增加了疊加。qutrit可以同時(shí)具有所有這些狀態(tài)，從而使其在(例如)計(jì)算機(jī)的處理能力或可以一次發(fā)送的信息量。

這也給量子計(jì)算研究人員增加了一定程度的復(fù)雜性。

現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了量子態(tài)，什么是量子隱形傳態(tài)?好吧，它通過一種稱為量子糾纏的現(xiàn)象將量子信息從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方，這種現(xiàn)象被阿爾伯特·愛因斯坦稱為“遠(yuǎn)距離的鬼動(dòng)作”。那是兩個(gè)量子粒子(或粒子群)相互連接的地方，因此無論它們?cè)谖锢砩舷嗑喽噙h(yuǎn)，一個(gè)量子點(diǎn)都可以顯示另一個(gè)量子點(diǎn)的特性。

從科幻意義上講，這并不是真正的遠(yuǎn)距傳送，但它可以根據(jù)某個(gè)地方的另一處讀數(shù)(可能跨很遠(yuǎn)的距離)立即從一個(gè)地方獲取數(shù)據(jù)。這種量子信息可以通過光子束傳輸，我們將來可能會(huì)看到的一種用途是創(chuàng)建不受黑客攻擊的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，并受到物理基本定律的保護(hù)(因?yàn)槿魏涡问降母蓴_都會(huì)破壞信息本身)。

通過精心校準(zhǔn)的激光器，分束器和硼酸鋇晶體的設(shè)置，將光子的路徑分成彼此非常接近的三個(gè)部分，研究人員能夠創(chuàng)建其量子態(tài)并產(chǎn)生糾纏態(tài)。

在對(duì)12個(gè)狀態(tài)或糾纏度的測(cè)量中，系統(tǒng)產(chǎn)生的保真度為0.75 –四分之三的時(shí)間是準(zhǔn)確的結(jié)果。研究人員說，盡管設(shè)置仍然很慢且效率低下，但足以證明qutrit的隱形傳送是可能的。

正如丹尼爾·加里斯托(Daniel Garisto)在《科學(xué)美國(guó)人》(Scientific American)中報(bào)道的那樣，研究人員可能被一個(gè)單獨(dú)的團(tuán)隊(duì)擊敗了。第二批科學(xué)家雖然只記錄了十個(gè)州的Qutrit隱形傳態(tài)，但尚未在同行評(píng)審的期刊上接受他們的工作。

無論哪一組科學(xué)家可以真正聲稱自己首先達(dá)到了這一新的水平，這都是量子通信領(lǐng)域的重要時(shí)刻，即使目前它的實(shí)際應(yīng)用受到限制。

該團(tuán)隊(duì)還說，他們將來應(yīng)該能夠升級(jí)他們的系統(tǒng)，甚至可以升級(jí)到令人眩目的quaquart(qutrits，增加了一些額外的費(fèi)用)。

研究人員在論文中寫道：“結(jié)合了兩個(gè)粒子復(fù)合態(tài)和多個(gè)自由度的隱形傳態(tài)方法，我們的工作為完整地傳送量子粒子提供了一個(gè)完整的工具箱。”