目錄
1簡(jiǎn)介
2概念科普
3超時(shí)空穿越（可能存在偽新聞）
?國(guó)外研究
?國(guó)際前沿
?人體傳輸
?可能證偽
4完成過(guò)程
5理論原理
簡(jiǎn)介
隱型傳輸并不僅僅是懸疑小說(shuō)上面的故事。它是真實(shí)的，而且早已存在了。或則起碼，量子的隱型傳輸已然成為了可能：這是指量子態(tài)從一個(gè)地方到另一個(gè)地方的瞬時(shí)傳輸。
促使這個(gè)技術(shù)成為可能的奇怪現(xiàn)象稱(chēng)作量子糾纏，它是指對(duì)于個(gè)別特定的粒子而言，雖然它們?cè)缫言诳臻g上分離了，但它們之間依然存在著的某種神秘聯(lián)接。
這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于對(duì)于這一現(xiàn)象的控制。這不是項(xiàng)容易的工作，將革新估算和通信的速率。很其實(shí)，沒(méi)有哪些比即時(shí)通信要更快了。要想像這樣的場(chǎng)景簡(jiǎn)直是違反直覺(jué)的。
概念科普
量子信息學(xué)就是以量子熱學(xué)為基礎(chǔ)，重新考量主流的估算和通信理論及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)的嘗試，之所以用嘗試這個(gè)詞，是我覺(jué)得這個(gè)學(xué)科的完善也還是在向精典信息理論妥協(xié)的結(jié)果。
明天量子信息學(xué)在其智力的觸角能伸到的地方早已取得了一些成果，其中容易理解的是量子比特的概念和隱型傳輸?shù)耐ㄓ嵓夹g(shù)，也就是前文的實(shí)驗(yàn)。
在精典信息論中，信息量的基本單位是比特，一個(gè)比特代表精典二值系統(tǒng)（0，1）的一個(gè)取值的信息量。量子信息學(xué)中，基本單位是量子比特或稱(chēng)為量子位，量子比特是一個(gè)雙態(tài)量子系統(tǒng)，這兒的雙態(tài)指的是兩個(gè)線性獨(dú)立態(tài)。在量子信息中，用作量子位實(shí)現(xiàn)的雙態(tài)系統(tǒng)就是光子。解釋一下，愛(ài)因斯坦是第一個(gè)認(rèn)識(shí)到電磁幅射是以量子方式進(jìn)行的量子傳輸速率，并且是以量子方式傳播的。
我們把握了量子比特的概念，雖然就獲得了一個(gè)更寬廣的物質(zhì)財(cái)富效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)在比特領(lǐng)域難以想像的操作。
量子隱型傳態(tài)技術(shù)就是正在新興的通信領(lǐng)域，借助量子糾纏現(xiàn)象，可以實(shí)現(xiàn)不發(fā)送任何量子位而把量子位的未知態(tài)（即這個(gè)態(tài)包含的信息）發(fā)送出去。這樣的凈結(jié)果，就是張三所擁有的“笑態(tài)=微笑+滑稽動(dòng)作+惡搞服飾”，從張三處消失，并經(jīng)過(guò)一個(gè)延后（精典通信和李四的操作時(shí)間），出現(xiàn)在李四那兒。張三位置不動(dòng)，李四位置也沒(méi)有動(dòng)，動(dòng)的只是張三擁有的“笑態(tài)”，在李到處復(fù)活了。這在中國(guó)唐代學(xué)術(shù)領(lǐng)域稱(chēng)為“遁術(shù)”。
與小說(shuō)中稱(chēng)為“遠(yuǎn)距取物”不同的是，這只能稱(chēng)為“遠(yuǎn)距送物”，時(shí)間上送在先，復(fù)活在后。非常須要強(qiáng)調(diào)的是，里面的解說(shuō)還遭到線性的局限，理論上可以利用量子的隱型傳態(tài)技術(shù)，傳輸任意復(fù)雜的量子態(tài)，包括那些態(tài)的組合。
例如量子秘鑰分配等出乎精典信息論可以理解的人間奇跡。
量子信息學(xué)的進(jìn)展不盡如人意，發(fā)展平緩，主要緣由是世界科學(xué)界自二戰(zhàn)之后，具有遠(yuǎn)見(jiàn)的學(xué)術(shù)巨子鳳毛麟角；其次，各國(guó)和社會(huì)均對(duì)此注重不夠，科學(xué)淪為經(jīng)濟(jì)的發(fā)箍；這樣能夠有經(jīng)費(fèi)支持，有社會(huì)聲譽(yù)。假如搞前瞻性的量子信息這樣的探求行為，在學(xué)科內(nèi)部彼此學(xué)術(shù)交流都困難，更不用說(shuō)和現(xiàn)實(shí)社會(huì)的交流了。
實(shí)際上，早在19世紀(jì)和20世紀(jì)之交時(shí)，數(shù)學(xué)學(xué)就完成了從牛頓熱學(xué)向量子力學(xué)的變革。遺憾的是，世界如故，各國(guó)的中考試卷全部都在為精典物理和熱學(xué)唱歌頌詩(shī)。
超時(shí)空穿越（可能存在偽新聞）
國(guó)外研究
由中國(guó)農(nóng)大和復(fù)旦學(xué)院組成的聯(lián)合小組在量子態(tài)隱型傳輸技術(shù)上取得的新突破，可能使這些往年只能出現(xiàn)在懸疑影片中的“超時(shí)空穿越”神奇場(chǎng)景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
據(jù)聯(lián)合小組研究成員彭承志院長(zhǎng)介紹，作為未來(lái)量子通訊網(wǎng)路的核心要素，量子態(tài)隱型傳輸是一種全新的通訊方法，它傳輸?shù)牟辉偈蔷湫畔ⅲ橇孔討B(tài)攜帶的量子信息。
“在精典狀態(tài)下，一個(gè)個(gè)獨(dú)立的光子各自攜帶信息，通過(guò)發(fā)送和接收裝置進(jìn)行信息傳遞。并且在量子狀態(tài)下，兩個(gè)糾纏的光子互為一組，互相關(guān)聯(lián)，但是可以在一個(gè)地方神秘消失，不須要任何載體的攜帶，又在另一個(gè)地方頓時(shí)神秘出現(xiàn)。量子態(tài)隱型傳輸借助的就是量子的這些特點(diǎn)，我們首先把一對(duì)攜帶著信息的糾纏的光子進(jìn)行分拆，將其中一個(gè)光子發(fā)送到特定位置，這時(shí)，兩地之間只須要曉得其中一個(gè)光子的即時(shí)狀態(tài)，才能確切猜想另外一個(gè)光子的狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)類(lèi)似‘超時(shí)空穿越’的通訊方法。”彭承志說(shuō)。
據(jù)介紹，量子態(tài)隱型傳輸仍然是學(xué)術(shù)界和公眾的關(guān)注焦點(diǎn)。1997年，法國(guó)蔡林格小組在室外首次完成了量子態(tài)隱型傳輸?shù)脑硇詫?shí)驗(yàn)驗(yàn)證。2004年，該小組借助多瑙河底的光纖信道，成功地將量子“超時(shí)空穿越”距離提升到600米。但因?yàn)楣饫w信道中的耗損和環(huán)境的干擾，量子態(tài)隱型傳輸?shù)木嚯x未能大幅度提升。
2004年，中國(guó)農(nóng)大潘建偉、彭承志等研究人員開(kāi)始探求在自由空間實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的量子通訊。在自由空間，環(huán)境對(duì)光量子態(tài)的干擾效應(yīng)極小，而光子一旦穿透大氣層步入內(nèi)層空間，其耗損更是接近于零，這促使自由空間信道比光纖信道在遠(yuǎn)距離傳輸方面更具優(yōu)勢(shì)。
此外，該小組早在2005年就在福州創(chuàng)造了13公里的自由空間單向量子糾纏“拆分”、發(fā)送的世界紀(jì)錄，同時(shí)驗(yàn)證了在內(nèi)層空間與月球之間分發(fā)糾纏光子的可行性。2007年開(kāi)始，中國(guó)農(nóng)大——清華學(xué)院聯(lián)合研究小組在上海架設(shè)了歷時(shí)16公里的自由空間量子信道，并取得了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，最終在2009年成功實(shí)現(xiàn)了世界上最遠(yuǎn)距離的量子態(tài)隱型傳輸，否認(rèn)了量子態(tài)隱型傳輸穿越大氣層的可行性，為未來(lái)基于衛(wèi)星中繼的全球化量子通訊網(wǎng)奠定了可靠基礎(chǔ)。[
國(guó)際前沿
中國(guó)科學(xué)家近日當(dāng)初創(chuàng)造了97公里的量子遠(yuǎn)距離傳輸世界紀(jì)錄，引發(fā)震驚，不過(guò)黃河后浪推前浪。新浪科技引述俄羅斯化學(xué)學(xué)家組織網(wǎng)的報(bào)導(dǎo)稱(chēng)，維也納學(xué)院和法國(guó)科大學(xué)的化學(xué)學(xué)家憑著143公里的成績(jī)?cè)賱?chuàng)了新高，朝著基于衛(wèi)星的量子通信之路邁出了重要一步。
實(shí)驗(yàn)中，俄羅斯化學(xué)學(xué)家安東-澤林格領(lǐng)導(dǎo)的一支國(guó)際小組成功在加那利群島的兩個(gè)島嶼——拉帕爾瑪島和特納利夫島間實(shí)現(xiàn)量子態(tài)傳輸，距離達(dá)到143公里，比中國(guó)的遠(yuǎn)了46公里之多。
雖然，打破傳輸距離并不是科學(xué)家的首要目標(biāo)。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)為一個(gè)全球性信息網(wǎng)路打下了基礎(chǔ)，在這個(gè)網(wǎng)路，量子機(jī)械效應(yīng)還能急劇增強(qiáng)信息交換的安全性，進(jìn)行確定估算的效率也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)技術(shù)。在這樣一個(gè)未來(lái)的“量子互聯(lián)網(wǎng)”，量子遠(yuǎn)距傳輸將成為量子計(jì)算機(jī)之間信息傳送的一個(gè)關(guān)鍵合同。
在量子遠(yuǎn)距傳輸實(shí)驗(yàn)中，兩點(diǎn)之間的量子態(tài)交換理論上可以在相當(dāng)遠(yuǎn)的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)，雖然接收者的位置未知也是這么。量子態(tài)交換可以用于信息傳輸或則作為未來(lái)量子計(jì)算機(jī)的一種操作。在這種應(yīng)用中，量子態(tài)編碼的光子必須才能傳輸相當(dāng)長(zhǎng)距離，同時(shí)不破壞脆弱的量子態(tài)。德國(guó)化學(xué)學(xué)家進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)讓量子遠(yuǎn)距傳輸?shù)木嚯x超過(guò)100公里，開(kāi)辟了一個(gè)山西界。
參與這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的馬小松(Xiao-songMa譯音)表示：“讓量子遠(yuǎn)距傳輸?shù)木嚯x達(dá)到143公里是一項(xiàng)巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。”傳輸過(guò)程中，光子必須直接穿過(guò)兩座島嶼之間的紊流大氣。因?yàn)閮蓫u之間的距離達(dá)到143公里，會(huì)嚴(yán)重消弱訊號(hào)，使用光纖似乎不適宜量子遠(yuǎn)距傳輸實(shí)驗(yàn)。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，科學(xué)家必須進(jìn)行一系列技術(shù)革新。日本加爾興馬克斯-普朗克量子光學(xué)研究所的一個(gè)理論組以及美國(guó)沃特盧學(xué)院的一個(gè)實(shí)驗(yàn)組為這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)提供了支持。馬小松表示：“借助于一項(xiàng)被稱(chēng)之為‘主動(dòng)頻域’的技術(shù)，我們成功完成了遠(yuǎn)距傳輸，這是一項(xiàng)巨大突破。主動(dòng)卷積用于傳輸距離這么遠(yuǎn)的實(shí)驗(yàn)還是第一次。它幫助我們將傳輸速率提升一倍。”在主動(dòng)卷積合同中，常規(guī)數(shù)據(jù)連同量子信息一齊傳輸，容許接收者以更高的效率破譯傳輸?shù)挠嵦?hào)。
澤林格表示：“我們的實(shí)驗(yàn)展示了當(dāng)前量子技術(shù)的成熟程度以及擁有如何的實(shí)際用途。第一個(gè)目標(biāo)是基于衛(wèi)星的量子遠(yuǎn)距傳輸，實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的量子通信。我們?cè)谶@條公路上往前邁出了重要一步。我們將在一項(xiàng)國(guó)際合作中運(yùn)用我們把握的技術(shù)，中國(guó)科大學(xué)的同行也會(huì)參與這項(xiàng)合作。我們的目標(biāo)是施行一項(xiàng)量子衛(wèi)星任務(wù)。”
2002年以來(lái)就與澤林格進(jìn)行量子遠(yuǎn)距傳輸實(shí)驗(yàn)的魯珀特-烏爾森強(qiáng)調(diào)：“我們的實(shí)驗(yàn)取得了令人鼓舞的成果，為未來(lái)月球與衛(wèi)星之間或則衛(wèi)星之間的訊號(hào)傳輸實(shí)驗(yàn)奠定良好基礎(chǔ)。”處在低月球軌道的衛(wèi)星距地面200到1200公里。(國(guó)際空間站距地面大概400公里)烏爾森說(shuō)：“在從拉帕爾瑪島傳輸?shù)教丶{利夫島，穿過(guò)兩島間大氣過(guò)程中，我們的訊號(hào)減小了大概1000倍。不過(guò)，我們還是成功完成了這項(xiàng)量子遠(yuǎn)距傳輸實(shí)驗(yàn)。在基于衛(wèi)星的實(shí)驗(yàn)中，傳輸數(shù)據(jù)更遠(yuǎn)，但訊號(hào)穿過(guò)的大氣也更少。我們?yōu)檫@些實(shí)驗(yàn)奠定了一個(gè)挺好的基礎(chǔ)。”[2]
傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)采用的是0與1的二補(bǔ)碼估算，二補(bǔ)碼很容易以電路的開(kāi)與關(guān)，或則高電平與低電平表示。而量子估算則用一個(gè)個(gè)量子態(tài)取代了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的二補(bǔ)碼估算位，稱(chēng)之為“量子位”(qubit)。可以用量子態(tài)的正向和反向載流子分別代表0與1。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)不同的是，量子態(tài)可以處于0和1的“線性疊加態(tài)”，這促使同時(shí)估算能力比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有極大的提高。并且仍然以來(lái)最大的問(wèn)題在于，量子計(jì)算機(jī)的核心，即用于運(yùn)算的量子態(tài)本身極易遭到擾動(dòng)，致使估算失敗。所以關(guān)鍵就在于怎樣找到一種方式，促使量子系統(tǒng)不受外界誘因的攪亂。
使用一種稱(chēng)之為“量子固溶”的技術(shù)，才能找到8個(gè)超導(dǎo)流量子位的能級(jí)，使之不被熱運(yùn)動(dòng)或則噪音攪亂。既然許多復(fù)雜的問(wèn)題最后都可以歸結(jié)為找尋一個(gè)互相作用的載流子系統(tǒng)的能級(jí)，量子固溶則早已有望解決一些方式的復(fù)雜問(wèn)題了。
調(diào)整8個(gè)量子位，使其排成一列。因?yàn)樘囟ǚ较虻妮d流子會(huì)形成特定方向的磁場(chǎng)，讓每一個(gè)量子位的載流子和它左右相鄰的兩個(gè)保持同一方向（向下或則向上）。把兩端的量子位調(diào)整為反向，并容許中間6個(gè)量子位依據(jù)它們各自相鄰的量子位，重新調(diào)整載流子方向。因?yàn)橥饬?qiáng)制了那兩個(gè)量子位載流子反向，這一調(diào)整過(guò)程最終弄成一個(gè)“受阻”的鐵磁極陣列。通過(guò)向同一方向傾斜量子位并下降能壘，最終促使該系統(tǒng)演變成了一種特殊的遇阻載流子陣列即為能級(jí)。
量子位可以通過(guò)兩種方法改變載流子方向：通過(guò)量子力學(xué)的隧穿機(jī)制，或則通過(guò)精典的熱運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榧訜釙?huì)破壞量子位的量子性質(zhì)，必須使用一種純粹通過(guò)隧穿效應(yīng)致使載流子反轉(zhuǎn)的方式。使用冷卻系統(tǒng)，直至隧洞和熱運(yùn)動(dòng)造成的轉(zhuǎn)換都早已停止，量子位被“凍結(jié)”。通過(guò)在不同水溫下重復(fù)這一過(guò)程，就才能確定怎樣只使用隧洞效應(yīng)完成量子固溶。降低載流子的數(shù)目，可以使該系統(tǒng)提供一個(gè)數(shù)學(xué)上實(shí)際可行的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)一些量子算法。研究人員現(xiàn)在正應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，并計(jì)劃將這一過(guò)程應(yīng)用于，比如機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能之類(lèi)的領(lǐng)域。
人體傳輸
《星際迷航》中的量子隱型傳輸可以在數(shù)秒內(nèi)完成人體傳輸，但現(xiàn)實(shí)理論覺(jué)得這一過(guò)程的發(fā)生須要4500萬(wàn)億年。
到目前為止，關(guān)于量子傳輸?shù)难芯績(jī)H僅逗留在理論探求階段，有研究人員表示該技術(shù)的把握是宇宙先進(jìn)文明的標(biāo)志，將徹底改變空間旅行的途徑，只須要量子傳輸能夠進(jìn)行空間旅行，根本不須要龐大而復(fù)雜的灰熊。《星際迷航》中展示的量子傳輸技術(shù)可以應(yīng)用于人體，從傳輸物品到人體顯然又是一個(gè)飛越。
電影中傳輸人體的時(shí)間其實(shí)只要?jiǎng)x那，這么現(xiàn)實(shí)中量子傳輸理論從A點(diǎn)到B點(diǎn)須要多長(zhǎng)時(shí)間呢？來(lái)自美國(guó)萊斯特學(xué)院的一組化學(xué)研究小組企圖通過(guò)物理工具對(duì)其該課題進(jìn)行探求，其中一名稱(chēng)作大衛(wèi)?斯塔基的研究人員稱(chēng)：按照我們的研究結(jié)果，假如完成一次人體頓時(shí)轉(zhuǎn)移須要的時(shí)間可能有點(diǎn)長(zhǎng)，而且這些空間旅行方法一直是可行的。這么具體的時(shí)間大概會(huì)是多少呢？一秒鐘？一分鐘？還是一個(gè)小時(shí)？電影中企業(yè)號(hào)飛船的量子傳輸通道可以在幾秒鐘之內(nèi)完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的隱型傳輸，但現(xiàn)實(shí)理論估算表明這個(gè)時(shí)間須要4,500,000,000,000,000年！即4500萬(wàn)億年！大概是宇宙年紀(jì)的350,000倍！
假如說(shuō)星際迷航中的量子傳輸技術(shù)就像急速寬帶，這么現(xiàn)實(shí)理論推導(dǎo)入的量子傳輸則更像拔號(hào)上網(wǎng)，實(shí)在是太慢了！研究人員進(jìn)一步假定，假如我們通過(guò)技術(shù)手段將一個(gè)單位的人完成弄成數(shù)據(jù)，這么整個(gè)化學(xué)結(jié)構(gòu)將達(dá)到2.6除以10的42次方數(shù)目級(jí)，我們使用一個(gè)29.5至30百兆赫的帶寬，加上350,000倍的宇宙年紀(jì)（137億年），從宇宙誕生到現(xiàn)在只傳輸過(guò)一個(gè)單位的人。毫無(wú)疑惑，按照人類(lèi)當(dāng)前把握的量子傳輸理論，仍然未能理解這項(xiàng)超級(jí)技術(shù)，能把握量子頓時(shí)傳輸技術(shù)的物種才可榮登宇宙先進(jìn)文明行列。
可能證偽
量子糾纏可以拿來(lái)通信是常見(jiàn)誤區(qū)
1.糾纏態(tài)粒子雙方必須在約定好的時(shí)間上“同時(shí)”測(cè)量子在某一方向上的載流子，而這些載流子的狀態(tài)存在一種相關(guān)性（調(diào)整角度，可以達(dá)到100%正相關(guān)）
所以量子通訊不可能達(dá)到超光速的信息傳遞
由于載流子的狀態(tài)是隨機(jī)的，例如1,0，-1，假若是完全正相關(guān)，在A點(diǎn)測(cè)的時(shí)侯是1，B點(diǎn)也是1.而且A點(diǎn)的測(cè)試員不曉得他會(huì)出現(xiàn)1還是0還是－1，這三個(gè)數(shù)字是隨機(jī)的，只不過(guò)AB兩點(diǎn)有超光速的“影響”而已
可以看做是一種糾纏態(tài)粒子之間的“加密”信息。。。
但是檢測(cè)的時(shí)間必須是約定好的（假如參考系的運(yùn)動(dòng)速率有很大差別，要用狹義相對(duì)論修正約定的時(shí)間的），也就是說(shuō)不能用檢測(cè)間隔做信息傳遞的方法（相隔長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)和相隔短時(shí)間檢測(cè)），由于怎么檢測(cè)都是約定好的。
2.首先，你可以制造一個(gè)糾纏態(tài)，（足夠長(zhǎng)的時(shí)間后）讓它可以在足夠遠(yuǎn)的空間點(diǎn)之上形成關(guān)聯(lián)，并且一旦檢測(cè)破壞了這個(gè)態(tài)（標(biāo)準(zhǔn)量子熱學(xué)里這個(gè)態(tài)的破壞（塌縮）是瞬時(shí)傳遍全空間的，我們通常說(shuō)的借助量子糾纏的超光速就是指這一步），你就不能重新（超光速的）在這兩點(diǎn)之間構(gòu)建新的糾纏態(tài)。
我們要從量子態(tài)提取信息，就必須檢測(cè)，一旦檢測(cè)，糾纏態(tài)才會(huì)破壞，因而你若果要保持糾纏態(tài)，就不能對(duì)它進(jìn)行檢測(cè)。假定有一個(gè)糾纏態(tài)存在，在A進(jìn)行檢測(cè)，波函數(shù)塌縮了，這時(shí)B處的狀態(tài)的確發(fā)生了變化，但因?yàn)樗旧聿⒉惶幵谝粋€(gè)檢測(cè)行為中（否則波函數(shù)之前就塌縮了），因而在B處不可能實(shí)時(shí)獲知這個(gè)變化，只有通過(guò)打電話之類(lèi)的精典行為，A處的人起碼得告訴B處的人早已做過(guò)檢測(cè)了，B處的人再來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，才有可能能得悉A處傳過(guò)來(lái)的信息具體是哪些。
所以量子通訊真正的優(yōu)勢(shì)不是超光速，而是其保密性。理論上信息傳遞過(guò)程中是絕對(duì)安全的，敵軍最多可以破壞通訊，并且絕對(duì)難以查獲通訊內(nèi)容。[
完成過(guò)程
一個(gè)量子通信的事例
為了完成一個(gè)量子傳輸?shù)倪^(guò)程,你須要打算:
1.須要被傳輸?shù)牧孔颖忍?Qubit).例如一個(gè)量子態(tài)為|Φ>的光子;
2.一個(gè)可以傳輸兩個(gè)傳統(tǒng)比特信息的普通訊道.比如無(wú)線電;
3.一個(gè)可以形成一組EPR糾纏對(duì)的裝置.比如通過(guò)BBO晶體的光子;
4.一個(gè)可以進(jìn)行貝爾態(tài)檢測(cè)的裝置.
對(duì)于光量子通訊來(lái)說(shuō)，假如須要把信息從A地傳遞到B地，須要如下步驟:
1.生成一對(duì)EPR糾纏的光子對(duì)，把它們分別分配到A地和B地。A地我們?cè)缫汛蛩愫昧隧氁獋鬏數(shù)墓庾觸Φ>.
2.對(duì)A地的兩個(gè)光子做貝爾態(tài)檢測(cè)，使A地的兩個(gè)光子糾纏并崩塌到四種貝爾態(tài)的一種.此時(shí)B地的光子狀態(tài)早已改變，但是它不再處于糾纏狀態(tài).
3.用傳統(tǒng)信道告訴B地的工作人員，剛剛A地進(jìn)行的貝爾檢測(cè)得到的是四種結(jié)果中的哪一種.
4.B的工作人員通過(guò)得到的信息量子傳輸速率，對(duì)B地的光子做一個(gè)正變換，才能得到光子|Φ>的復(fù)制版本.
對(duì)于傳統(tǒng)的傳輸方法,假如要傳輸光子|Φ>就須要對(duì)它進(jìn)行檢測(cè)，并傳遞相關(guān)參數(shù)。并且對(duì)于量子比特，檢測(cè)必然會(huì)造成波函數(shù)倒塌，因而我們難以獲得|Φ>的確切參數(shù)，從而就沒(méi)法完全復(fù)制它.
另外,雖然量子傳輸并不能用超過(guò)光速的速率傳遞實(shí)際信息.即使B地光子的狀態(tài)在A地進(jìn)行貝爾檢測(cè)的頓時(shí)被改變了,但我們還是須要使用貝爾檢測(cè)的結(jié)果變換B的狀態(tài)才會(huì)得到須要的信息.
理論原理
量子通訊的理論原理
首先關(guān)于量子的“隱形”信道,雖然是處于糾纏狀態(tài)下的量子對(duì).通常我們使用比較容易處理的EPR糾纏對(duì)(最大糾纏).此時(shí)量子對(duì)處于四種貝爾態(tài)的一種:
量子通訊原理
量子通訊原理
|Φ+>(AB)=(|00>+|11>)/sqrt(2);
|Φ->(AB)=(|00>-|11>)/sqrt(2);
|Ψ+>(AB)=(|01>+|10>)/sqrt(2);
|Ψ->(AB)=(|01>-|10>)/sqrt(2);
或則簡(jiǎn)單地說(shuō)她們狀態(tài)“必然一樣”或者“必然相反”.當(dāng)其中的一個(gè)狀態(tài)改變的時(shí)侯，另外一個(gè)狀態(tài)也會(huì)立刻相應(yīng)地變化.假定AB處于|Φ+>(AB)的狀態(tài):
|Φ+>(AB)=(|11>+|00>)/sqrt(2);
假定須要傳輸?shù)牧孔颖忍厥?
|Φ>(C)=α|0>+β|1>（α,β為復(fù)數(shù)，且|α|^2+|β|^2=1);
由于C和EPR對(duì)A,B是不相關(guān)的，因而系統(tǒng)整體的狀態(tài)是:
|>=|Φ+>(AB)?|Φ>(C)
=[(|11>(AB)+|00>(AB))/sqrt(2)]?[α|0>(C)+β|1>(C)]
因?yàn)?
|11>=(|Φ+>-|Φ->)/sqrt(2);
|00>=(|Φ+>+|Φ->)/sqrt(2);
|01>=(|Ψ+>+|Ψ->)/sqrt(2);
|10>=(|Ψ+>-|Ψ->)/sqrt(2);
所以,可以把系統(tǒng)波函數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)于AC糾纏的貝爾基底:
|>=0.5(|Φ+>(AC)?(α|0>(B)+β|1>(B))+|Φ->(AC)?(α|0>(B)-β|1>(B))+|Ψ+>(AC)?(β|0>(B)+α|1>(B))+|Ψ->(AC)?(β|0>(B)-α|1>(B)))
不難看出系統(tǒng)是以下幾種狀態(tài)的線性疊加:
|Φ+>(AC)?(α|0>(B)+β|1>(B))
|Φ->(AC)?(α|0>(B)-β|1>(B))
|Ψ+>(AC)?(β|0>(B)+α|1>(B))
|Ψ->(AC)?(β|0>(B)-α|1>(B))
但是以上每種狀態(tài)的概率幅相等.所以，當(dāng)對(duì)于AC進(jìn)行貝爾檢測(cè)的后，系統(tǒng)會(huì)倒塌到以上的一種狀態(tài).
由于我們假如要使B的狀態(tài)和C相同,既：α|0>(B)+β|1>(B),只要使用對(duì)應(yīng)的泡利矩陣變換就可以了.
所以當(dāng)對(duì)AC的檢測(cè)結(jié)果為|Φ+>(AC)時(shí)，B不須要任何變換;
當(dāng)對(duì)AC的檢測(cè)結(jié)果為|Φ->(AC)時(shí)，B的變換矩陣是[01/0-1];
當(dāng)對(duì)AC的檢測(cè)結(jié)果為|Ψ+>(AC)時(shí)，B的變換矩陣是[01/10];
當(dāng)對(duì)AC的檢測(cè)結(jié)果為|Ψ->(AC)時(shí)，B的變換矩陣是[0-1/10].
于是，量子傳輸就完成了.