超高速全光量子隐形传态
光的本征载波频率高达数百太赫兹,理论上可实现太赫兹时钟速率的信息处理[Takeda2019-ze]。在光学量子计算中,连续变量量子隐形传态是实现确定性逻辑操作的基础构建模块[Menicucci2006-ms, Ukai2010-eb, Asavanant2021-pr]。该协议通过量子纠缠与测量结果的实时前馈,在节点间传输未知量子态[Vaidman1994-yv, Braunstein1998-fs, Furusawa1998-bd]。然而当前电学前馈的瓶颈将操作带宽限制在约100兆赫兹,无法发挥光的极限速度优势[Lee2011-ox, Shiozawa2018-jf]。本研究展示了1太赫兹带宽的全光学量子隐形传态,完全规避了这一电子学限制[Ralph1999-xd]。通过光学传输贝尔测量结果,该团队成功实现了太赫兹频段的真空态传输及42皮秒时间宽度的实时随机相干波包传输。评估本征态传输质量时,测得宽带真空态的隐形传态保真度ℱ=0.784,动态相干波包保真度ℱ=0.770,两项结果均严格超越ℱ=0.5的经典极限[Braunstein2001-vc],证实了超高速真实量子隐形传态。该成果表明光学量子处理速度仅受限于非线性介质的1皮秒级响应,而非经典电学接口。该方法为突破摩尔定律的太赫兹时钟量子计算机奠定基础,并为构建大容量、电信兼容的量子互联网开辟了道路[Andersen2010-no]。

