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【大紀元7月27日訊】 量子通信系統的基本部件包括量子態發生器、量子通道和量子測量裝置。按其所傳輸的信息是經典還是量子而分為兩類。前者主要用于量子密鑰的傳輸，后者則可用于量子隱形傳態和量子糾纏的分發。所謂隱形傳送指的是脫离實物的一种“完全”的信息傳送。從物理學角度，可以這樣來想象隱形傳送的過程：先提取原物的所有信息，然后將這些信息傳送到接收地點，接收者依据這些信息，選取与构成原物完全相同的基本單元，制造出原物完美的复制品。但是，量子力學的不确定性原理不允許精确地提取原物的全部信息，這個复制品不可能是完美的。因此長期以來，隱形傳送不過是一种幻想而已。
1993年，6位來自不同國家的科學家，提出了利用經典与量子相結合的方法實現量子隱形傳態的方案：將某個粒子的未知量子態傳送到另一個地方，把另一個粒子制備到該量子態上，而原來的粒子仍留在原處。其基本思想是：將原物的信息分成經典信息和量子信息兩部分，它們分別經由經典通道和量子通道傳送給接收者。
經典信息是發送者對原物進行某种測量而獲得的，量子信息是發送者在測量中未提取的其余信息；接收者在獲得這兩种信息后，就可以制備出原物量子態的完全复制品。該過程中傳送的僅僅是原物的量子態，而不是原物本身。發送者甚至可以對這個量子態一無所知，而接收者是將別的粒子處于原物的量子態上。在這個方案中，糾纏態的非定域性起著至關重要的作用。量子力學是非定域的理論，這一點已被違背貝爾不等式的實驗結果所證實，因此，量子力學展現出許多反直觀的效應。在量子力學中能夠以這樣的方式制備兩個粒子態，在它們之間的關聯不能被經典地解釋，這樣的態稱為糾纏態，量子糾纏指的是兩個或多個量子系統之間的非定域非經典的關聯。量子隱形傳態不僅在物理學領域對人們認識与揭示自然界的神秘規律具有重要意義，而且可以用量子態作為信息載體，通過量子態的傳送完成大容量信息的傳輸，實現原則上不可破譯的量子保密通信。
1997年，在奧地利留學的中國青年學者潘建偉与荷蘭學者波密斯特等人合作，首次實現了未知量子態的遠程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實驗中傳輸的只是表達量子信息的“狀態”，作為信息載體的光子本身并不被傳輸。最近，潘建偉及其合作者在如何提純高品質的量子糾纏態的研究中又取得了新突破。為了進行遠距离的量子態隱形傳輸，往往需要事先讓相距遙遠的兩地共同擁有最大量子糾纏態。但是，由于存在各种不可避免的環境噪聲，量子糾纏態的品質會隨著傳送距离的增加而變得越來越差。因此，如何提純高品質的量子糾纏態是目前量子通信研究中的重要課題。近年，國際上許多研究小組都在對這一課題進行研究，并提出了一系列量子糾纏態純化的理論方案，但是沒有一個是能用現有技術實現的。最近潘建偉等人發現了利用現有技術在實驗上是可行的量子糾纏態純化的理論方案，原則上解決了目前在遠距离量子通信中的根本問題。這項研究成果受到國際科學界的高度評价，被稱為“遠距离量子通信研究的一個飛躍”。
（科技日報）(http://www.dajiyuan.com)
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