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远距传物又获重大突破 瞬间转移将成真(图)http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2004-06-18
北京时间6月16日,由美国和澳大利亚科学家组成的一个科研小组宣布他们在“远距传物”方面取得了重大的突破,目前已经在没有任何物理连接的两个原子之间实现了量子态(quantum states)传输。量子态主要包括能量、运动以及磁场等物理性质。 “远距传物”(teleportation)在物理学上称为“离体传态”,这种新科技最早出现在科幻电影《星际迷航》(Star Trek)里。看过这部电影的人们一定还记得片中多次出现的情节:穿越时空的太空人大喊一声,一束光就会照射下来,太空人幻化消失,转瞬间就出现在其他地方。这就是人们梦寐以求的“远距传物”。 澳大利亚因斯布鲁克大学科学家瑞纳-布拉特(Rainer Blatt)在接受采访时表示:“这是我们第一次在重粒子(massive particle)和原子这一级别实现‘远距传物’。”两年前,澳大利亚国立大学的一个科研小组宣布,他们已经实现了在瞬间内将激光束从一点传输到另一点。 布拉特和他的同事以及来自美国国家标准与技术研究院(NIST)的科研小组的这一研究成果发表在《自然》杂志上。有关量子传输的理论是物理学家查尔斯-本奈特(Charles Bennett)和他的同事在1993年提出的。 科学家此次的重大科研突破还不足以让人类实现瞬间转移,但它对于量子计算可谓意义重大。利用原子所具有的量子特性,科学家们目前正在研究超高速的量子计算机。通常情况下,量子计算都需要对包含在原子量子态之中的信息进行处理。负责NIST这一科研小组的物理学家大卫-维因兰德(David Wineland)指出:“我们这次的科研成果将会使量子计算所需的逻辑操作更加迅速。”(新浪)
相关链接美奥物理学家首次实现原子间的量子态隐形传输 美国和奥地利的物理学家在17日出版的英国《自然》杂志上分别报告说,他们首次在没有任何物理连接的情况下,实现了原子间的量子态隐形传输。这一重大科学突破将为研制量子计算机奠定基础。 所谓量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态,它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。1993年,美国物理学家贝尼特等人提出了“量子态隐形传输”的方案:将原粒子物理特性的信息发向远处的另一个粒子,该粒子在接收到这些信息后,会成为原粒子的复制品。而在此过程中,传输的是原粒子的量子态,而不是原粒子本身。传输结束后,原粒子已经不具备原来的量子态,而有了新的量子态。 美国国家标准与技术研究所的科学家说,他们利用激光技术,对三个带有正电荷的铍原子的量子态进行操作。首先,他们利用量子纠缠技术使其中两个原子的量子态完全一致。接着,他们准确地测量了这两个原子的量子态,然后通过激光将它们的量子态复制到8微米外的另一个原子上。整个过程由计算机控制,仅耗时4毫秒,传输成功率达到78%。 奥地利因斯布鲁克大学的科学家领导的另一个研究小组采用钙原子,同样实现了量子态隐形传输,成功率为75%。基本原理也是利用第三个原子为辅助,用激光将一个原子的量子态传递给另一个原子。两项实验在具体方法上有所不同,奥地利小组使两个原子距离相对较远,以便用激光单独地改变一个原子的状态;美国小组则将原子冷却以保持操作的可靠性。 量子计算机是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的装置。其基本信息单位是量子比特,但现有技术还不能使量子比特快速移动。美国国家标准与技术研究所在一份声明中说:“利用我们报告的这种隐形传输技术,可以提升量子比特的移动速度,加快逻辑运算的速度。”另外,量子态隐形传输所传输的是量子信息,它是量子通信最基本的过程,新突破将为实现数据的快速储存、处理和回收奠定基础。 中国科学技术大学量子信息实验室主任郭光灿教授对新华社记者说,上述成果是在量子信息理论框架指引下往前走的一步,证实了量子信息的有关理论预言和该领域的潜在能力。以前科学家曾经成功地对光子进行量子态隐形传输,而光子主要用于量子通信,原子在量子计算中更有潜力。他说,实现原子间量子态隐形传输将有助于研制量子计算机,不过还不能从根本上解决量子计算研究面临的问题。(千龙)
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