新華社合肥8月19日電（記者 徐海濤）量子“隱形傳態(tài)”是實(shí)現(xiàn)實(shí)用化量子通信和量子計(jì)算的核心技術(shù)之一。近期，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)、劉乃樂(lè)等人和奧地利維也納大學(xué)安東·塞林格小組合作，在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)高維度量子體系的隱形傳態(tài)，為復(fù)雜量子系統(tǒng)的傳輸以及發(fā)展高效量子網(wǎng)絡(luò)奠定科學(xué)基礎(chǔ)。國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》日前發(fā)表了該成果。

通過(guò)對(duì)光子、原子等微觀粒子的操縱，量子信息以一種變革性的方式對(duì)信息進(jìn)行編碼、儲(chǔ)存和傳輸，從而突破傳統(tǒng)信息技術(shù)的瓶頸。其中量子通信可以解決信息的安全傳輸問(wèn)題，量子計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)超快的并行計(jì)算能力。

量子隱形傳態(tài)是指不用傳送物質(zhì)本身，借助量子的糾纏特性將未知的量子態(tài)傳輸?shù)竭h(yuǎn)方，從而成為遠(yuǎn)距離量子通信和分布式量子計(jì)算的核心功能單元。

現(xiàn)實(shí)中的物理體系往往包括多個(gè)粒子，每個(gè)粒子包含多種自由度，每個(gè)自由度又可能有多個(gè)維度。1997年，潘建偉和奧地利科學(xué)家合作，首次實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立光子偏振態(tài)的量子隱形傳態(tài)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這項(xiàng)研究的論文與倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、愛(ài)因斯坦建立相對(duì)論等重大成果一起，入選了《自然》雜志評(píng)選的“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”。2017年，基于“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星，潘建偉團(tuán)隊(duì)將量子隱形傳態(tài)的距離推進(jìn)至千公里量級(jí)。

但長(zhǎng)期以來(lái)，量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)都局限于量子態(tài)的二維子空間。要完整傳輸一個(gè)量子系統(tǒng)，必須實(shí)現(xiàn)高維量子態(tài)的隱形傳態(tài)。近期，潘建偉團(tuán)隊(duì)基于近5年來(lái)的潛心研究，在理論上首次提出了光子體系中可擴(kuò)展至任意維度的貝爾態(tài)測(cè)量和量子隱形傳態(tài)方案；在實(shí)驗(yàn)上，他們引入一個(gè)額外輔助光子，發(fā)展了高穩(wěn)定性多通道路徑干涉技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)了多光子多維度相互作用的實(shí)驗(yàn)先河，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了高維度量子隱形傳態(tài)。

《物理評(píng)論快報(bào)》審稿人認(rèn)為，這是量子通信領(lǐng)域的一個(gè)里程碑，“解決這個(gè)挑戰(zhàn)，將開(kāi)啟量子技術(shù)激動(dòng)人心的新應(yīng)用”。美國(guó)物理學(xué)會(huì)《物理》雜志表示，這為傳輸粒子的完整量子態(tài)鋪平了道路。