最長(zhǎng)距離量子通信傳輸記錄被又一次打破,在奇特的量子信息領(lǐng)域,傳輸距離的“破紀(jì)錄”似乎是一件可以想見的事情。以量子傳輸方法的實(shí)驗(yàn)中,科研人員將線軸一端的光子頓時(shí)傳送到63英里或102公里長(zhǎng)光纖線軸的另一端,傳輸距離是之前記錄的4倍。量子傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)成果在某三天可能造成“量子互聯(lián)網(wǎng)”的出現(xiàn),為互聯(lián)網(wǎng)插上再度騰飛的翅膀,除了這般,將會(huì)形成下一代的互聯(lián)網(wǎng)加密技術(shù),“在黑暗中摸索”的黑客在組織網(wǎng)路功擊時(shí)將面臨更艱辛的局面,而網(wǎng)路安全已成為聯(lián)合國(guó)討論的話題。
以量子傳輸方法將某個(gè)物體從時(shí)空的一點(diǎn)傳送到時(shí)空的另一點(diǎn),其中沒有涉及該物體的空間聯(lián)通,這聽上去似乎影片“星際迷航”的一個(gè)片斷,懸疑小說不乏“瞬間”到達(dá)的場(chǎng)面。科學(xué)家似乎深受懸疑小說“藝術(shù)創(chuàng)意”的啟發(fā),從1998年開始,她們進(jìn)行了反復(fù)的量子傳輸實(shí)驗(yàn)。量子通信依賴于對(duì)某個(gè)物體基本細(xì)節(jié)的量子態(tài)信息的捕獲,量子信息頓時(shí)地從一個(gè)地點(diǎn)傳至另一個(gè)地點(diǎn),在其它某個(gè)地點(diǎn)復(fù)制出完全一樣的物體。
量子信息傳輸依賴于量子奇特的化學(xué)性質(zhì)鍺與量子通訊,作為宇宙物質(zhì)構(gòu)成的單個(gè)基本粒子十分獨(dú)特地同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)地方,甚至同時(shí)出現(xiàn)在更多地方,用形象的語言說來,“量子態(tài)”的日本首相普京同時(shí)出現(xiàn)在俄羅斯紅場(chǎng)和圣彼得堡郊外。用化學(xué)學(xué)家的術(shù)語說來,量子信息傳輸依賴于被化學(xué)學(xué)家稱之為“量子纏繞”的奇特化學(xué)現(xiàn)象,亞原子粒子之間形成了瞬時(shí)性的聯(lián)系和影響,它們之間無論分隔多遠(yuǎn),當(dāng)研究人員直接檢測(cè)一個(gè)粒子的參數(shù),她們即刻得知另一個(gè)粒子的狀態(tài)參數(shù),粒子之間的狀態(tài)形成了聯(lián)系或纏繞,當(dāng)對(duì)一個(gè)粒子的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí),研究人員即刻確定了另一個(gè)粒子的狀態(tài)參數(shù)。
目前,化學(xué)學(xué)家做不到“即刻傳輸”某個(gè)物體或某個(gè)人,但她們成功地應(yīng)用了量子通信技術(shù),量子信息從一個(gè)地點(diǎn)被傳送到另一個(gè)地點(diǎn),近來的實(shí)驗(yàn)表明,標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)國(guó)家研究所(NIST)的科學(xué)家進(jìn)行了光子的量子傳輸實(shí)驗(yàn),她們將光子傳送到比之前的光纖實(shí)驗(yàn)更遠(yuǎn)的一端,量子光學(xué)研究員馬丁·斯蒂文斯解釋說鍺與量子通訊,在實(shí)驗(yàn)上將光量子即刻傳送到很遠(yuǎn)的距離,實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓她們倍感非常激動(dòng)。
新距離記錄的實(shí)驗(yàn)使用了先進(jìn)的單光子偵測(cè)器,它是由超導(dǎo)的二硅化鉬線圈制成的,線路大概有150納米(或則十億分之一米)寬,冷卻到大概零下457華氏度(零下272攝氏度),這一氣溫相當(dāng)于絕對(duì)濕度以上1度,實(shí)驗(yàn)涉及一種在通信中一般使用的近紅外波長(zhǎng)。斯蒂文斯在申明中的解釋是:僅僅只有大概百分之一的光子穿越了100公里(60英里)的光纖全程,在之前的實(shí)驗(yàn)中未曾使用新的偵測(cè)器,而新的偵測(cè)裝置才能檢測(cè)到無法置信的微弱訊號(hào)。
實(shí)驗(yàn)使用了新的偵測(cè)器,記錄的抵達(dá)光子數(shù)為百分之八十以上,而之前的記錄使用了舊的偵測(cè)器,最高記錄的抵達(dá)光子數(shù)大概為百分之七十五,新的實(shí)驗(yàn)偵測(cè)到的迷失光子數(shù)比之前降低了十倍,之前實(shí)驗(yàn)的量子信息傳輸距離達(dá)到了89英里或144公里,研究人員在兩個(gè)島嶼上進(jìn)行了長(zhǎng)距離傳輸實(shí)驗(yàn),坐落南非東南海岸的一個(gè)是拉帕爾中途島,另一個(gè)是特納利夫島。
之前在加那利群島進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)涉及在一個(gè)山頂和另一個(gè)山頂設(shè)置的望遠(yuǎn)鏡,傍晚時(shí)的兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡互相“對(duì)視”,晚上的背景光線對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果形成了干擾。人們可能期盼將量子通信技術(shù)應(yīng)用到日常生活之中,例如:量子信息從一個(gè)城市傳送到另一個(gè)城市,人們不是在兩個(gè)城市之間互相“對(duì)視”,不會(huì)遭到夜間背景的限制,光纖將是可行的選擇材料。
未來的量子傳輸技術(shù)可能造成“量子互聯(lián)網(wǎng)”的開發(fā),信息傳輸將會(huì)愈發(fā)方便、安全,人們每天使用互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)加密合同,雖然不夠安全,未來的互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸采用了“不可破解”的量子傳輸安全技術(shù)?!豆鈱W(xué)》雜志發(fā)表了斯蒂文斯研究小組的實(shí)驗(yàn)成果,量子傳輸實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)距離“沒有最遠(yuǎn)、只有更遠(yuǎn)”,她們將會(huì)開發(fā)更好的單光子偵測(cè)器,量子信息傳輸將會(huì)達(dá)到更遠(yuǎn)的距離。