《物理學家》：這不是任何人就會問的問題，只是興趣的延展
幾周前，QUESS（空間尺度量子實驗）開始將量子信息傳送到上，而且是在相距1200公里的地面站之間進行傳送。這無疑是令人激動的，由于它證明了簡易（優價）、高保真、長距離量子糾纏的可行性，這恰是所有量子通訊的關鍵。是全球規模的量子基礎設施的第一個不穩定性支柱。
興隆的激光器與世界上第一顆"量子衛星"對話的延時攝影。
糾纏態基本上是相關和疊加的組合。比特和量子比特的區別在于，比特是1或0，而量子比特同時是1和0。一個量子比特可以有好多不同的方式（如同一個比特可以有好多方式一樣）：在這些情況下，常常使用光的偏振光。偏振光狀態有兩種可能，相比較于編碼兩種可能性，即0和1來說是完美的（順便說一下，對于制做3D影片來說也是完美的；每種偏振光對應到每眼睛都是影片的呈現）。
光的偏振光可以指向任何方向（垂直于行進方向），所以它可以不止描述0或1，還可以描述二者的組合。
一個光子可以處于水平和垂直極化的疊加狀態。檢測之中，它們總是處于一種狀態或另一種狀態（0或1）。但在檢測之前，我們可以對量子比特做好多巧妙的事情。
似乎不可能確定結果，但當你聽到"0"或"1"的機率是由狀態描述的（在上圖中，"0"的可能性更大，但不能保證）。糾纏粒子的奇特之處在于，只要你以同樣的方法檢測它們，它們的隨機結果將是相關的。對于最簡單的一種糾纏狀態，|Phi^+angle，結果是一樣的。假如兩個光子處于共享狀態如|Phi^+，你發覺其中一個是垂直偏振光的量子傳輸速度，這么另一個也會是垂直偏振光的。
隨機，但彼此都是一樣的。不幸的是，實際上與任何一個粒子的任何互相作用就會打破糾纏，最終你將只剩下一對普通不相關的粒子。
這篇關于糾纏的討論將涉及到更多細節。
怎樣得到相隔數千公里的糾纏粒子的？仔細閱讀下文。
QUESS正在做的，正是"量子通訊"的全部內容，是讓兩個糾纏的粒子雖然相隔很遠，也不會意外地破壞糾纏或遺失粒子（而當它們從太空中被發射到你頭上時，這是很難的）。
假如兩個相距甚遠的各方共享一對糾纏的粒子，她們就可以開始做一些相當了不起的事情。其中之一就是能否從一個粒子向其糾纏的雙胞粒子發送量子比特，所謂"量子遠程傳輸"。量子傳送須要一對糾纏的粒子和一個"精典通訊渠道"（這包括但不限于小聲大叫）。滿足這種條件，我們可以很容易地將一個量子比特，從一個地方"傳送"到另一個地方。
底部：一個你想傳送的狀態，A，以及兩個共享糾纏狀態的粒子，B和C。
中部：檢測A和B的一些相對屬性，并將結果發送給擁有另一個糾纏粒子的人。基于這種信息，另一個糾纏粒子被控制。
頂部：這將引起糾纏被破壞，但C承當了A的原始狀態。
（通常的量子態）是非常微妙的。任何才能讓任何東西確定其狀態的互相作用就會使該狀態"塌縮"——一個量子比特從0和1弄成了0或1，而所有可能與該疊加狀態有關的優勢就會消失。為此，遠程傳輸須要檢測要發送的量子比特A，但不須要實際確定關于它的任何東西，這十分困難。解決這個問題的方式是做一個特殊的檢測，這些檢測要對A和B進行比較，但并不直接檢測其中任何一個。假定你曉得兩枚硬幣有相同或相反的情況，這么你就相當于了解到了關于這兩枚硬幣的一些情況，但似乎對它們中的任何一枚都沒有具體了解。
同樣的看法也適用于量子傳送。糾纏態的中心思想是，假如B和C是糾纏的，這么它們對檢測的反應是相同的。為此，通過比較A和B并了解它們的不同之處，你也在了解A和C是怎么不同的。曉得了這一點，你就可以弄清楚須要對C做哪些來使其具有和A相同的狀態，而這一切都不須要實際了解那種狀態是哪些。雖然假定C在中國的遠方，你也可以直接告訴擁有它的人測試的結果是哪些。對于硬幣/常規比特，你只須要發送一個比特的信息——比較的結果是"相同"或"不同"。而量子比特，你須要發送兩個比特，由于量子熱學是非常復雜的。下邊將會提到有關于量子傳送怎樣工作的更多細節。
化學學家大都不會對地面到空間的量子傳送能起作用倍感非常吃驚（由于沒有人憑直覺建造和發射航天器）。從來沒有任何征兆表明，距離是量子糾纏的一個誘因，所以這不是一個克服化學規律的問題，只是繞開了（好多）工程上的困難。用臥室兩側的設備進行遁地是很容易的。這兒的區別是，"屋子的另一邊"正以大概8公里/秒的速率聯通，并且是在虛假的空間里。
量子狀態是微妙的，所以我們得就能捕捉、操縱和確切檢測單個光子的狀態，并將干擾降到最低。假定你沒有讓他人小聲讀這篇文章，就可以觀察到，光子在空氣中攜帶的信息相當流暢。真的十分流暢。而在足夠大的距離上，即便是干凈的空氣也沒有那么好。目前這個相同過程的穿越空氣記錄在幾個加那利群島之間，有143公里。那143公里穿過我們大氣層中最密集的區域（海平面）。你和太空之間的空氣量與你和地面上7公里外的任何東西之間的空氣量差不多（你越往上走空氣越黏稠）。所以直上傳送應當比在地面站之間傳送更容易。
通常來說，傳遞完整的量子信息的最大問題是所有的東西都在惡行路程中，所以空間其實是一種解決方案。空間的問題涉及距離：東西離得越遠，目標就越小。在兩個地點之間構建糾纏，須要在一個地點創造一對糾纏的粒子，之后將其中的一個發送到另一個地點。QUESS設法捕捉到大概每600萬個光子對中的一個，但是它在晚上不工作，由于陽光會從空氣中散射下來（在兩個量子衛星之間可能不是問題）。反正，QUESS團隊宣稱才能在每秒構建一個糾纏對?？紤]到所有的事情，這真是一個令人印象深刻的難得的吹捧的權力。這構成了"夸耀"（QUESS團隊關于這個問題的官方論文）。
雖然身處喧鬧的通道中，好多光子遺失，其他許多光子的狀態也被她們的行程所攪亂，但一個可靠的量子通道一直是可能存在的。我們可以提煉量子糾纏，將許多弱糾纏對弄成更少的強糾纏對。你可以把這想成是重復一個數字信息，讓數字信息通過一個聒噪的信道。發送訊號須要更多的時間，但結果是一個比任何一個單獨的嘗試更清晰的信息。一旦雙方完善了糾纏，一個量子狀態可以在雙方之間傳送，包括與其他東西糾纏的狀態。這樣，A-B和B-C之間的兩個糾纏對就可以弄成A-C之間的一個糾纏對。有了"量子中繼器"，我們可以通過堆砌許多短的、可能是喧鬧的通道來構建巨大距離的量子通道。重點是：雖然量子態是完美且精美的，但我們不須要完美的奢華來處理它們。
在電報的黃金時代，我們可以把信息（比特）發送到任何地方，只是當它們抵達那兒時，我們不能對它們做太多的事情。我們正在步入一個類似的（但可能要短得多）的量子信息時代。
量子信息技術仍處于起步階段。我們如今的情況類似于電報和摩斯密碼的時代，可以通過長距離發送量子比特，一次發送幾個，但我們在兩端沒有計算機就能對這種量子比特做哪些。雖然有這個巨大的缺陷，但有一些殺手級的應用可能會促進這項技術的發展。尤其是量子密碼學。
拋開細節不談，量子加密可歸結為：
1）分布大量成對的糾纏粒子
2）以相同的方法檢測每一對
3）記錄下結果
不涉及量子估算，最大糾纏對的決定性特點是，對糾纏對的檢測是完全相關的，但是本質上是隨機的。任何攔截糾纏粒子的人/物就會打破（或起碼消弱）糾纏，因而可以測量到監聽行為。對于外邊的密碼學家來說，量子密碼學是一種創建共享隨機秘密的方式量子傳輸速度，對中間人功擊強烈（或則起碼可以測量到這些試圖）。你和其他人創建一個只有大家兩個人可能曉得的隨機數，這讓你可以對任何信息進行加密并發送（例如通過電子短信），數學規則可以保證信息的安全性。
量子密碼學：用基礎數學學來分享和保護秘密!
令人驚訝的是，好多具有空間探求能力的政府都對此感興趣，因而不太可能是最后一顆量子通訊衛星。
只是作為一個簡略的獨白，由于它常常沒有被清楚地說明：量子傳送并不涉及任何意義上的實際傳送。實際上沒有東西步入到從一個量子系統到另一個量子系統的旅程。在量子信息理論領域有一對定律說，假如你和其他人共享一對糾纏粒子（有時稱為"ebit"），這么以糾纏為代價，應用一些俏皮的方法，你可以。
1)發送2個比特來傳遞一個量子比特
2)發送1個量子比特來傳遞2個比特
第一個程序被稱為"遠程傳輸"，第二個被稱為"超密集編碼"。其中一個是可怕的、誤導性的名子，另一個是"超密集編碼"。
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FY:四二