量子隐形传态-量子通信

量子隐形传态0310211孙其会物理学•量子隐形传态（quantumteleportation)，也称为量子远程通讯、量子离物传态，是企图表现一种信息的无须直接通过一个通道的隐形传送过程：先提取原物的所有信息，然后传送到接收地点，接收者根据这些信息复制出原物的复制品。1993年Bennet等在PRL上发表一篇开创性的论文，提出量子隐形传态的方案：将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到这个量子态上，而原来的粒子仍留在原处。•其基本思想是：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分，它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。•目的：发送员Alice要把自旋为1/2离子的自旋态|Ф=a|↑+b|↓|a|2+|b|2=1发送给远处的接收员Bob.Alice和Bob之间有一个经典信息通道。•步骤：（1）首先制备自旋为1/2的粒子1，使它处在|Ф1态，|Ф=a|↑1+b|↓1|a|2+|b|2=1粒子放在Alice处•制备自旋为1/2的粒子2和3组成的EPR对，让它们处在纠缠态，并同时将粒子2和3分送给Alice和Bob。•由于EPR粒子对具有量子关联特性，若对其中一个粒子进行局域操作（包括测量），另一个粒子的量子态立即发生相应的变化，因此EPR粒子对构成Alice和Bob之间的一条量子通道。•Alice采用可以识别贝尔基的装置对粒子和2联合进行测量，而同时Bob也对粒子3的自选太进行测量。•Alice用贝尔基测量的装置测出的结果只能是四个贝尔基中的一个，概率为1/4。Bob测出的一定是下式与该贝尔基对应的系数。•Alice将测量结果（即获得那一个Bell态）经由经典通道传递给Bob，Bob手头的纠缠粒子3会因Alice的测量坍缩到相应的量子态上，于是Bob在获知Alice的测量结果之后，对粒子3做相应的操作，便可以使粒子3处在与粒子1原先未知量子态完全相同的量子态上，这就完成了粒子1的未知量子态的量子隐形传送。•1997年年底奥地利研究组首先在实验上演示成功这种量子隐形传态，论文发表在《自然》上，引起国际学术界的极大兴趣。潘建伟(中国最接近诺贝尔奖的人）•在世界上首次成功地实现了量子态隐形传输以及纠缠交换；在发现线性光学纠缠态纯化理论方案的基础上，首次成功地实现了高精度的纠缠态纯化；•首次实验实现了未来长程量子通讯的关键器件──量子中继器；首次实验实现五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输，这是迄今为止量子纠缠的世界记录等。•参考资料：（1）苏汝铿，量子力学，北京：高等教育出版社，2002，488-490(2)郭光灿，神奇的量子技术（3）李文轩，李文博，李烨等，量子纠缠态与量子隐形传态，北方交通大学学报，2004.6，63-69