美奥物理学家实现原子间量子态隐形传输
新华社伦敦6月17日电(记者曹丽君) 美国和奥地利的物理学家在17日出版的英国《自然》杂志上分别报告说，他们首次在没有任何物理连接的情况下，实现了原子间的量子态隐形传输。这一重大科学突破将为研制量子计算机奠定基础。
所谓量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态，它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。1993年，美国物理学家贝尼特等人提出了“量子态隐形传输”的方案：将原粒子物理特性的信息发向远处的另一个粒子，该粒子在接收到这些信息后，会成为原粒子的复制品。而在此过程中，传输的是原粒子的量子态，而不是原粒子本身。传输结束后，原粒子已经不具备原来的量子态，而有了新的量子态。
美国国家标准与技术研究所的科学家说，他们利用激光技术，对三个带有正电荷的铍原子的量子态进行操作。首先，他们利用量子纠缠技术使其中两个原子的量子态完全一致。接着，他们准确地测量了这两个原子的量子态，然后通过激光将它们的量子态复制到8微米外的另一个原子上。整个过程由计算机控制，仅耗时4毫秒，传输成功率达到78%。
奥地利因斯布鲁克大学的科学家领导的另一个研究小组采用钙原子，同样实现了量子态隐形传输，成功率为75%。基本原理也是利用第三个原子为辅助，用激光将一个原子的量子态传递给另一个原子。两项实验在具体方法上有所不同，奥地利小组使两个原子距离相对较远，以便用激光单独地改变一个原子的状态；美国小组则将原子冷却以保持操作的可靠性。
量子计算机是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的装置。其基本信息单位是量子比特，但现有技术还不能使量子比特快速移动。美国国家标准与技术研究所在一份声明中说：“利用我们报告的这种隐形传输技术，可以提升量子比特的移动速度，加快逻辑运算的速度。”另外，量子态隐形传输所传输的是量子信息，它是量子通信最基本的过程，新突破将为实现数据的快速储存、处理和回收奠定基础。
中国科学技术大学量子信息实验室主任郭光灿教授对记者说，上述成果是在量子信息理论框架指引下往前走的一步，证实了量子信息的有关理论预言和该领域的潜在能力。以前科学家曾经成功地对光子进行量子态隐形传输，而光子主要用于量子通信，原子在量子计算中更有潜力。他说，实现原子间量子态隐形传输将有助于研制量子计算机，不过还不能从根本上解决量子计算研究面临的问题。, http://www.100md.com
所谓量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态，它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。1993年，美国物理学家贝尼特等人提出了“量子态隐形传输”的方案：将原粒子物理特性的信息发向远处的另一个粒子，该粒子在接收到这些信息后，会成为原粒子的复制品。而在此过程中，传输的是原粒子的量子态，而不是原粒子本身。传输结束后，原粒子已经不具备原来的量子态，而有了新的量子态。
美国国家标准与技术研究所的科学家说，他们利用激光技术，对三个带有正电荷的铍原子的量子态进行操作。首先，他们利用量子纠缠技术使其中两个原子的量子态完全一致。接着，他们准确地测量了这两个原子的量子态，然后通过激光将它们的量子态复制到8微米外的另一个原子上。整个过程由计算机控制，仅耗时4毫秒，传输成功率达到78%。
奥地利因斯布鲁克大学的科学家领导的另一个研究小组采用钙原子，同样实现了量子态隐形传输，成功率为75%。基本原理也是利用第三个原子为辅助，用激光将一个原子的量子态传递给另一个原子。两项实验在具体方法上有所不同，奥地利小组使两个原子距离相对较远，以便用激光单独地改变一个原子的状态；美国小组则将原子冷却以保持操作的可靠性。
量子计算机是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的装置。其基本信息单位是量子比特，但现有技术还不能使量子比特快速移动。美国国家标准与技术研究所在一份声明中说：“利用我们报告的这种隐形传输技术，可以提升量子比特的移动速度，加快逻辑运算的速度。”另外，量子态隐形传输所传输的是量子信息，它是量子通信最基本的过程，新突破将为实现数据的快速储存、处理和回收奠定基础。
中国科学技术大学量子信息实验室主任郭光灿教授对记者说，上述成果是在量子信息理论框架指引下往前走的一步，证实了量子信息的有关理论预言和该领域的潜在能力。以前科学家曾经成功地对光子进行量子态隐形传输，而光子主要用于量子通信，原子在量子计算中更有潜力。他说，实现原子间量子态隐形传输将有助于研制量子计算机，不过还不能从根本上解决量子计算研究面临的问题。, http://www.100md.com