Nat.Commun|量子研究里程碑！首次实现远距离量子点间单光子隐形传态
发布时间：2025-12-04 14:04:04 阅读数： 16
城市量子隐形传态网络示意图。
一个由帕德博恩大学参与的国际研究团队在通往量子互联网的道路上取得关键性突破。他们首次成功将量子点发射的单个光子的偏振态，传送至另一个物理上分离的量子点。
这意味着一个光子的特性可通过量子隐形传态传递给另一个光子。这对未来量子通信网络的构建而言至关重要。例如，科学家们在实验中使用了270米长的自由空间光纤链路。相关成果现已发表于《自然·通讯》期刊。
欧洲长期合作取得重大突破
帕德博恩大学一支由博士生和博士后组成的团队，近十年来一直专注于光学测量、数据评估与分析领域。在此过程中，克劳斯·约恩斯教授领导的帕德博恩团队与意大利罗马大学里纳尔多·特罗塔教授团队展开了深度合作。
"该实验有力地证明，基于半导体量子点的量子光源可作为未来量子通信网络的关键技术?！霸诹礁龆懒⒘孔臃⑸淦骷涫迪至孔右未某晒Γ曛咀趴衫┱沽孔又屑唐餮蟹⑷〉霉丶黄?，为量子互联网的实际应用铺平道路。”作为混合光子量子器件研究组负责人及帕德博恩大学光子量子系统研究所（PhoQS）理事会成员，约恩斯教授如是阐释。
由多个量子粒子构成的纠缠系统为量子通信带来关键优势。相较于单个光子状态决定的孤立系统，这种多粒子系统能产生多重叠加态。此类系统广泛应用于通信、数据安全及量子计算领域。纠缠意味着光子的特定属性相互耦合，每个状态都代表着正在处理的信息片段。
量子态隐形传态。
“此前，这些光子均来自同一个源头，即同一发射器。尽管近年来取得了重大进展，但利用不同的量子发射器在独立方之间实现量子中继仍遥不可及，”约恩斯教授指出。
约十年前，约恩斯教授与特罗塔教授共同制定了量子点应用路线图，旨在将其作为量子通信与量子隐形传态协议中纠缠光子对的源头?！罢庀畛晒っ髁宋颐浅て诘恼铰怨婊鸭尚?，”约恩斯教授表示，“卓越的材料科学、纳米制造技术与光学量子技术的融合，正是我们成功的关键所在。”
技术卓越遍布多个研究基地
这项成就源于欧洲范围内的科研协作：量子点在林茨约翰内斯·开普勒大学以极高精度完成研发，共振器的纳米制造由维尔茨堡大学合作伙伴完成，罗马第一大学的科学家则实施了量子隐形传态实验——包括连接两栋大学建筑的270米自由空间光纤链路。
该协议利用GPS辅助同步技术、超快单光子探测器以及补偿大气湍流的稳定系统。实现的量子态保真度（即量子态在传输过程中保持的质量）高达82±1%，超过经典极限值超过10个标准差。
展望未来：首个采用双确定性源的量子中继器
这项成果为下一重大突破铺平道路：实现两个量子点间的“纠缠交换”。这将成为首个采用双确定性纠缠光子对源的量子中继器。需要说明的是，确定性量子源能近乎按键般地产生相对可靠的单光子。迄今为止，这始终面临重大挑战。
同步突破
斯图加特与萨尔布吕肯的研究团队几乎在同一时间，通过频率转换技术独立实现了类似成果。这两个项目共同标志着欧洲量子研究的重要里程碑。
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