量子缠绕

一周新知

量子缠绕就是最小的物质，如粒子（光子）、原子之间的接触、叠加、缠绕，好似信息传递和交流的混沌状态，正因为有这样的交流，可以让量子通信、量子计算机、量子互联网得以实现。然而，信息的传播需要媒介，如空气（声波）、水（波）、电（波）和光纤等，有了这些媒介，还需要对信息的兼容和理解（如同一语言，英语或汉语），以及信息抵达时接收的接口。

量子缠绕的用武之地

现在，人类的通信有QQ、微信、微博等，即便如此，人们仍然感到比较慢，而且并不安全，因此量子缠绕就有了用武之地。

2010年，美国加州理工学院研究团队实现了4个量子接口之间的缠绕。之后清华大学段路明团队通过光束复分技术，在实验中首次实现了25个量子接口之间的量子缠绕，比此前最高纪录的4个量子接口之间的缠绕提高了约6倍。这也意味着未来不仅通过量子接口可以实现量子通信和量子互联网的联网，而且通信和网速将极大地提高。

此外，公开资料显示，2017年，中国科学院院士潘建伟等人利用“墨子号”量子科学实验卫星进行试验，在1200千米的通信距离上，以卫星上量子诱骗态光源平均每秒发送4000万个信号光子，一次过轨对接实验可生成300kbit的安全密钥，平均成码率可达1.1kbps。这个技术称为星地双向量子缠绕分发，其传输效率比目前同等距离地面光纤信道高出20个数量级，即提升万亿亿倍。这好比一个人步行到火星（如果有道路的话）与光速（光波或电磁波在真空或介质中的传播速度，每秒30万千米）到达火星之间的差距。

2018年，芬兰阿尔托大学教授麦卡·习岚帕团队成功地对两个独自振动的鼓膜进行了量子缠绕。每个鼓膜的宽度只有15微米，约为头发的宽度，由1015个金属铝原子制成。通过超导微波电路，在接近绝对零度（-273℃）下，两个鼓膜持续进行了约30分钟的互动。

近年来，谷歌公司称，他们已经能够利用一台53量子比特的量子计算机，实现传统计算机无法完成的任务。这一量子计算机在3分20秒内完成特定任务的运算，如果让目前世界性能最好的超级计算机之一——美国能源部橡树岭国家实验室的Summit执行同样任务，大约需要一万年时间。

责编 | 郭文君  张克栋 

编辑 | 赵   凯 

校对 | 高   越

文字 | 《一周新知》根据网络资料整理

图片 | 来源于网络

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