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科學家第一次成功傳輸qutrit量子信號，該信號為一個三方的量子信息單元，這一研究成果先后由中國和奧地利的科學家完成。首先是中國的物理學家郭光燦和中國科技大學（USTC）的同事們在4月28日發表了他們的結果，接著是奧地利科學院的Anton Zeilinger和中國科技大學的潘建偉領導的國際合作團隊，他們在6月24日公布了其研究結果。

兩個團隊的獨立研究結果是量子隱形傳態領域的重要進步。量子隱形傳態領域長期以來僅限于量子信息的量子比特單位，類似于經典計算中使用的二進制“比特”。這些概念驗證實驗表明：在未來的量子網絡中可以使用攜帶更多信息并且具有比量子比特更大的抗噪聲性能的qutrits。

量子遠距離傳送這個名字讓人聯想到“星際迷航”中的一項技術，其中“運輸者”可以“射出”宏觀物體在遙遠的太空點之間。而在量子隱形傳態中，被傳輸的是兩個糾纏粒子的狀態例如電子的自旋。即使相隔很遠，糾纏的粒子也有著神秘的聯系，在兩個糾纏電子的情況下，無論一個電子的自旋發生什么，都會瞬間影響另一個電子的自旋。

量子隱形傳態在未來可能對安全通信具有重要作用，并且大部分研究都是考慮到網絡安全應用。在2017年，潘建偉、Zeilinger和他們的同事利用中國的墨子號衛星進行了世界上最長的通信實驗，跨越了7600公里，兩個光子被傳送到維也納和中國。

通過獲取有關光子狀態的信息，每個位置的研究人員都能夠有效地構建一個不可識別的密碼，用于進行安全的視頻通話。這種技術就像一封信上的蠟封：任何竊聽都會干擾并留下可檢測的標記。

研究人員試圖傳送更復雜的粒子狀態并取得一些成功。在2015年發表的一項研究中，潘建偉和他的同事設法傳送了兩個光子態：旋轉和軌道角動量。盡管如此，這些狀態中的每一個都是二進制的，系統仍在使用量子比特。直到現在，科學家還沒有傳送任何更復雜的狀態。

經典二進制位可以是0或1，其量子對應物為量子位，通常被稱為0和1兩種狀態的疊加。例如，考慮一個光子，它可以表現出水平或垂直偏振。這樣的量子比特很容易讓研究人員構建。經典三分法可以是0、1或2，意味著qutrit必須體現所有三種狀態的疊加。這使得qutrits比qubits更難制作。

為了創造他們的四分法，兩個團隊都使用了光子的三分支路徑，用精心編排的激光、分束器和硼酸鋇晶體的光學系統表達。考慮到這種神秘安排的一種方法是著名的雙縫實驗，在那個經典實驗中，光子同時穿過兩個狹縫，形成一個波狀干涉圖案。每個狹縫的狀態為0和1，因為光子穿過兩者，為光子添加第三個狹縫以進行遍歷，結果是一個qutrit-量子系統，由三個狀態的疊加定義，其中光子的路徑有效地編碼信息。

從光子中創造一個qutrit只是另一個研究階段的開始。兩支團隊也不得不將兩個qutrits糾纏在一起，而這絕非易事，因為光很少與自身相互作用。但是，一些研究人員不太相信這一研究結果。東京大學的物理學家Akira Furusawa說，這兩個團隊使用的方法不適合實際應用，因為它很慢且效率低下。

研究人員承認這一缺陷，科學是一步一步地走過來的，首先，你讓不可能的事情成為可能，然后你才能努力讓它更完美。
（責任編輯：fqj）