原子系統間可實現遠距離量子隱形傳輸

幾年前，科學家們就成功地實現了光與光系統間的量子信息隱形傳輸。2006年，丹麥哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所的研究人員成功地實現了光和氣態原子間的量子信息隱形傳輸。現在，他們又實現了量子信息在兩團氣態原子云間的隱形傳輸，且已取得了穩定的結果，數次嘗試均告成功，這被研究人員視為非常重要的一步。

研究人員在實驗中用到了兩個相互獨立的玻璃容器，每個容器內包含有由數十億個銫氣態原子組成的云團。他們首先朝第一個玻璃容器內發送激光，接著，奇異的量子現象發生了：光和氣體相互糾纏在一起，這意味著它們已經建立了某種量子連接。

這兩個玻璃容器都置于一個擁有磁場的房間內。當具有某一特定波長的激光照射在氣態原子上時，原子內部最外層的電子會像磁針一樣指向同一個方向——朝上或朝下。科學家們解釋道，正是這一方向組成了量子信息，就像計算機的信息由0和1組成一樣。

這些氣體會發出包含有量子信息的光量子，這些光隨后被發送到第二個氣體容器上，此時，研究人員也從光那兒讀取到了量子信息，并用探測器對光量子進行了登記。然后，探測器發出的信號被傳回第一個容器，結果發現，該容器里原子內的電子方向會根據信號進行調整。這樣，他們就實現了量子信息從第二個容器到第一個容器的隱形傳輸。

研究人員表示，實驗在室溫下進行，這使得氣態原子能在玻璃容器內以200米/秒的速度移動，導致它們會不斷撞上玻璃壁，從而失去其攜帶的量子信息。但研究人員在玻璃容器內部涂上了一層石蠟避免了這一點。此外，一種非常靈敏、可以有效地探測到光量子并進行登記的探測器也促進了結果的穩定性。

不過，最新實驗中信息隱形傳輸的距離僅為0.5米，與現實中動輒幾千公里的傳輸距離有云泥之別。對此，研究人員表示：“0.5米這一距離完全囿于實驗室大小所致。從理論上來講，我們可以增加距離，甚至可以將信息遠距離傳輸到衛星上。穩定的實驗結果讓我們朝著構建出未來的量子信息網絡前進了一大步。”