量子隱型傳態是一種才能在不同地點重建一個未知的量子態的技術，它是量子信息和量子技術中最重要的合同之一。量子隱型傳態可以拿來克服在量子通訊中直接傳輸量子態的距離限制，以及在量子估算中實現量子比特之間的遠程互相作用的困難。自2015年以來，實驗上的量子隱型傳態早已從簡單的量子態（單個自由度，低維度）發展到復雜的量子態（多個自由度，高維度），但是從原理性的演示轉向實際應用。本文綜述了這種進展，非常是對量子隱型傳態的非精典性質、復雜量子態的隱型傳態、光子、原子和固態系統中的實驗進展、以及在量子通訊和估算中的應用方面的理解，并討論了未來發展的挑戰和機遇。
哪些是量子隱型傳態？
量子隱型傳態是指將一個未知的量子態從一個地點（一般稱為發送者，Alice）傳輸到另一個地點（一般稱為接收者，Bob），而不須要實際發送攜帶該量子態的粒子。這個過程須要兩個條件：一是Alice和Bob之間要事先共享一對糾纏粒子，二是Alice要將她對自己手中的兩個粒子進行貝爾態檢測的結果通過精典信道發送給Bob。按照Alice發送的信息，Bob可以對他手中的糾纏粒子進行適當的操作，進而使其弄成與Alice手中原始粒子相同的量子態。
為何要進行復雜量子態的隱型傳態？
在實際應用中，一個單個粒子常常具有多個自由度（比如偏振光、軌道角動量、時空模式等），而且可以處于高維度或連續變量的超位置狀態。這種復雜的量子狀態可以攜帶更多的信息，但是具有更強的抗干擾能力。因而，在個別場景下，我們須要將這種復雜的量子狀態進行隱型傳態。但是，這也帶來了更大的挑戰：一方面，我們須要打算更復雜的糾纏資源，比如多自由度的糾纏或高維度的糾纏；另一方面，我們須要實現更復雜的貝爾態檢測，比如多自由度的聯合檢測或高維度的投影檢測。這種都對實驗技術提出了更高的要求。
復雜量子態隱型傳態的實驗進展有什么？
在過去的幾年中，實驗上的復雜量子態隱型傳態取得了明顯的進展。首先，多自由度的量子隱型傳態早已在光子系統中實現，比如偏振光和軌道角動量、偏振和時空模式、偏振和頻度等。這種實驗表明，多自由度的量子隱型傳態可以增強信息傳輸的效率，而且可以拿來測試量子熱學的基本原理，比如不確定性關系。其次，高維度的量子隱型傳態也早已在光子系統中實現，比如四維、八維、十六維等。這種實驗表明，高維度的量子隱型傳態可以增強信息傳輸的安全性，而且可以拿來測試量子熱學的非局域性。最后，連續變量的量子隱型傳態也早已在光子系統、原子系統中實現，比如光子的位置和動量、原子的載流子和動量等。這種實驗表明，連續變量的量子隱型傳態可以增強信息傳輸的容錯性，而且可以拿來測試量子熱學的相干性。
量子隱型傳態在量子通訊中的應用有什么？
量子隱型傳態是量子通訊技術的核心組成部份，它可以拿來實現遠距離的量子信息傳輸。在光纖通道中，早已實現了超過100公里的量子隱型傳態；在自由空間通道中，借助衛星和地面之間的糾纏分發，早已實現了超過1400公里的量子隱型傳態。這種實驗為建立全球范圍的量子互聯網奠定了基礎。再者，量子隱型傳態還可以拿來實現超密編碼和密集編碼等高效率的信息編碼合同，以及基于測不準關系的安全秘鑰分發等。
量子隱型傳態在量子估算中的應用有什么？
量子隱型傳態可以拿來實現分布式量子估算中的關鍵操作，即在空間分離的量子比特之間構建邏輯聯接。這些操作稱為門隱型傳態，它可以將一個本地的門操作分布到兩個遠程的粒子上，進而實現遠程控制或遠程交換等功能。門隱型傳態可以拿來建立分布式量子網路中的節點間鏈接量子隱態傳輸，進而實現大規模的量子估算任務。門隱型傳態還可以拿來實現容錯性更強的拓撲編碼等。
未來的發展方向和挑戰有什么？
雖然量子隱型傳態早已取得了好多重要的進展，但依然存在一些挑戰和機遇。一方面，我們須要提升糾纏資源的質量和數目，以及貝爾態檢測的效率和精度，進而提升量子隱型傳態的保真度和成功幾率。另一方面，我們須要探求更多類型和維度的復雜量子態的隱型傳態量子隱態傳輸，以及更多領域和平臺（比如固態系統、超導系統、原子系統等）的隱型傳態，以及更多與量子估算、量子通訊、量子檢測等相關的應用。我們期盼著量子隱型傳態在未來能否為量子信息科學和技術帶來更多的突破和創新。
