http://www.physorg.com/news120912180.html
January 30, 2008
By Laura Mgrdichian
在一個向真實量子通訊（利用原子、光子與其他量子物體傳輸資訊）邁出關鍵一步的研究中，研究者創造出一個實驗，其中資訊的量子位元被傳送了數公尺之遙的距離，並且短暫貯存在記憶中。這是量子記憶與遠距傳輸首度在單一一個實驗中被證明。
這個實驗由德國海德堡（Heidelberg）大學、中國科學技術大學與奧地利大學 Atomic Institute 的科學家所完成。這項研究由潘建偉（Jian-Wei Pan）教授，一位海德堡大學物理學家，所領導。
量子位元（qubit），是量子資訊最基本的單位。它是一個原子或光子的某種特定配置形式，或「狀態」。不同於傳統的電腦位元，電腦所能貯存的最基本資訊，量子位元可代表 0, 1, 或兩者都不是的疊加。此外，量子位元無法以傳統方式複製。它只能夠被傳送，沒有留下任何原來的痕跡。
量子遠距傳輸（quantum teleportation）是將未知量子態傳送到遙遠地點而不用在傳送期間獲得任何關於此狀態之資訊的一種方式。當量子位元被遠距傳輸到遠處時，此過程最值得注意的地方是，傳送與接收量子位元之間沒有任何實際上的連接，而且不用「知道」彼此的存在。但經由一種稱為量子糾結（entanglement）的量子現象，一個量子位元仍然能夠呈現（assume）另一個的量子態，而無須與其有任何實際上的交互作用。
在這個研究中，描述於 1/20 線上版的 Nature Physics，一個量子態未知的光子量子，經由量子遠距傳輸傳送到量子記憶體（quantum memory）中，而是由 2 簇銣原子所貯存。每一簇包含大約 100 萬個原子，由一個慈光阱（magneto-optical trap，MOT）所聚集。被遠距傳輸的光子量子位元能被存儲在記憶體中，而且在此狀態喪失之前能被讀取達 8 微秒。
"這樣一種界面，要將光子的量子態對映到物質的量子態，並重新得到它們而不會破壞所儲存資訊的量子特性，是未來量子技術不可或缺的一部份，" 潘表示。"這代表朝有效與可縮放的量子網路連結邁進的重要一步。"
由光子量子位元所攜帶的量子態以光子的偏振來編碼。每一個銣（原子）簇將資訊編碼為原子簇中所有電子集體的（collective）自旋態。
如同其他無法改變的特性，例如質量與電荷，自旋或角動量，是一個電子固有的特性。
首先，這個研究團體使光子的偏振狀態與原子簇的自旋狀態糾結在一起。此糾結接著被用來將單一光子量子位元的未知狀態遠距傳輸到 7 公尺之外的一個原子量子位元。這藉由對糾結的光子與要被遠距傳輸的光子進行同步測量而完成。進行測量時會使二光子糾結，並將第二個光子的狀態投射到原子簇。
這種設置有一些嚴重的問題。量子記憶的持續時間相當短，而且光子將被遠距傳輸的機率也很低。因此，研究者表示在此方案能用於實際應用前，需要進行某些「顯著的改善」。
※ 相關報導：
＊ Memory-built-in quantum teleportation with photonic and atomic qubits
http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/abs/nphys832.html
Yu-Ao Chen, Shuai Chen, Zhen-Sheng Yuan, Bo Zhao,＊ 澳科學家提出遠距傳輸方法
Chih-Sung Chuu, Jorg Schmiedmayer & Jian-Wei Pan
Nature Physics Published online: 20 January 2008
doi:10.1038/nphys832
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