图中显示了用来储存量子的晶体。

事实上,打破传输距离并不是科学家的首要目标。这个实验为一个全球信息网络奠定了基础,在这个网络中,量子力学效应可以大大提高信息交换的安全性,而且确定性计算的效率比传统技术要高得多。在这样一个未来的“量子互联网”中,量子隐形传态将成为量子计算机之间信息传输的关键协议。

在量子隐形传态实验中,理论上两点之间的量子态交换可以在相当长的距离内实现,即使接收器的位置未知。量子态交换可用于信息传输或作为未来量子计算机的一种操作。在这些应用中,由量子态编码的光子必须能够在不破坏脆弱量子态的情况下行进相当长的距离。奥地利物理学家进行的实验使得量子隐形传态能够在100多公里之外,开辟了新疆的边界。

参加实验的肖说:“让量子隐形传态距离达到143公里是一个巨大的技术挑战。”在传输过程中,光子必须直接穿过两个岛屿之间的湍流大气。由于两个岛之间的距离达到143公里,信号将被严重削弱,使用光纤显然不适合进行量子远距离传输实验。

为了实现这个目标,科学家必须进行一系列的技术创新。德国加新的马克斯·普朗克量子光学研究所的一个理论团队和加拿大滑铁卢大学的一个实验团队支持了这项实验。马宋啸说:“借助于一种叫做‘主动前馈’的技术,我们已经成功地完成了远距离传输,这是一个巨大的突破。这是首次在传输距离如此之长的实验中使用主动前馈。这有助于我们将传输速度提高一倍。”在主动前馈协议中,传统数据与量子信息一起传输,允许接收器以更高的效率解码传输的信号。

塞林格说:“我们的实验显示了当前量子技术的成熟及其实际应用。第一个目标是基于卫星的量子隐形传态,实现全球量子通信。我们在这条道路上迈出了重要的一步。我们将在国际合作中使用我们掌握的技术,中国科学院的同事也将参与这一合作。我们的目标是执行量子卫星任务。”

自2002年以来一直与塞林格进行量子远程传输实验的鲁珀特·乌尔森(Rupert Ursyn)指出:“我们的实验取得了令人鼓舞的结果,并为未来地球与卫星之间或卫星之间的信号传输实验奠定了良好的基础。”低地球轨道上的卫星距离地面200到1200公里。(国际空间站离地面约400公里)厄森说:“在从拉帕尔马岛到特内里费岛的传输过程中,通过两个岛之间的大气层,我们的信号减弱了约1000倍。然而,我们已经成功地完成了这个量子隐形传态实验。在基于卫星的实验中,数据传输得更远,但信号通过的大气更少。我们已经为这种实验打下了良好的基础。”

研究结果发表在《自然》杂志上。