量子隐形传态：基于量子纠缠的通信技术

了解了量子纠缠，我们就可以理解量子隐形传态了。

由于量子纠缠是非局域的，即两个纠缠的粒子无论相距多远，测量其中一个的状态必然能同时获得到另一个粒子的状态，这个“信息”的获取是不受光速限制的。于是物理学家自然想到了是否能把这种跨越空间的纠缠态用来进行信息传输？因此，基于量子纠缠态的量子通信便应运而生。这种利用量子纠缠态的量子通信就是“量子隐形传态”（quantum teleportation）。

虽然借用了科幻小说中隐形传态（teleportation）这个词，但量子隐形传态实际上和科幻中的隐形传态关系并不大。它是通过跨越空间的量子纠缠来实现对量子比特的传输。

量子隐形传态的过程（即传输协议）一般分如下几步：

（1）如图2-12，制备一个纠缠粒子对。将粒子1发射到A点，粒子2发送至B点。

（2）在A点，另一个粒子3携带一个想要传输的量子比特Q。于是A点的粒子1和B点的粒子2对与粒子3一起会形成一个总的态。在A点同时测量粒子1和粒子3，得到一个测量结果。这个测量会使粒子1和粒子2的纠缠态坍缩掉，但同时粒子1和和粒子3却纠缠到了一起。(www.xing528.com)

图2-12　量子隐形传态图示

（3）A点的一方利用经典信道（就是经典通信方式，如电话或短信等）把自己的测量结果告诉B点一方。

（4）B点的一方收到A点的测量结果后，就知道了B点的粒子2处于哪个态。只要对粒子2稍做一个简单的操作，它就会变成粒子3在测量前的状态。也就是粒子3携带的量子比特无损地从A点传输到了B点，而粒子3本身只留在A点，并没有到B点。

以上就是通过量子纠缠实现量子隐形传态的方法，即通过量子纠缠把一个量子比特无损地从一个地点传到另一个地点。这也是即量子通信目前最主要的方式。需要注意的是，由于步骤3是经典信息传输而且不可忽略，因此它限制了整个量子隐形传态的速度，使得量子隐形传态的信息传输速度无法超过光速。

因为量子计算需要直接处理量子比特，于是“量子隐形传态”这种直接传的量子比特传输将成为未来量子计算之间的量子通信方式，未来量子隐形传态和量子计算机终端可以构成纯粹的量子信息传输和处理系统，即量子互联网。这也将是未来量子信息时代最显著的标志。