量子通信技术有朝一日可以实现超安全的量子互联网，但到目前为止，在如此庞大的网络中创建链接已被证明具有挑战性。在传送量子信息的能力上取得突破可能是一个很有前途的前进方向。
许多人对未来的量子通信网络感到兴奋的原因是，基本上不可能窃听以量子态编码的消息。这是因为读取粒子的量子态不可避免地会改变它，这意味着很容易检测到是否有人在窥探通信链路。
然而，实际上在很长的距离上传输量子态是很棘手的。研究人员已经成功地通过数百英里的光缆传输与光子量子状态相关的信息，并使用卫星量子通信在更远的距离上建立链接。但是，任何一种通信模式不可避免的信号损失意味着扩大到真正互联网所需的距离将是棘手的。
一种解决方法是利用另一种称为隐形传态的量子现象。这很像《星际迷航》等节目中使用的科幻概念，允许信息从一个地方瞬间传输到另一个地方，理论上可以跨越无限距离。现在，来自荷兰的研究人员提供了第一个实际演示，证明了它是如何工作的。
该团队设置了三个名为 Alice、Bob 和 Charlie 的量子“节点”，它们能够将量子信息存储在量子比特中——这是由氮空位中心制成的计算机中比特的量子等价物。这些是钻石中的微小缺陷，可用于捕获电子并改变其量子态。然后，他们使用光纤将爱丽丝连接到鲍勃，将鲍勃连接到查理。
在Nature的一篇论文中描述了该实验的目标，即在Alice 和 Charlie 之间传送量子信息，这两者之间没有直接联系。为此，他们首先必须在两者之间建立一个传送链接。这依赖于纠缠的量子现象，其中量子系统的状态密不可分，因此测量其中一个状态会自动改变另一个状态，无论它们相距多远。
该协议首先使用量子操作将 Alice 节点中的电子与光子纠缠在一起。然后将光纤发射到鲍勃，鲍勃将其与节点中的电子纠缠在一起，从而在他和爱丽丝的量子比特之间产生纠缠。 Bob 还需要s来与 Charlie 建立联系，因此他将连接他和 Alice 的纠缠态转移到另一个由他的钻石中的碳原子制成的量子比特中。这基本上充当了量子存储器，存储纠缠态以备后用。
这释放了他的电子，以与以前相同的方式与查理产生纠缠。一旦 Bob 将自己与其他两个节点纠缠在一起，他就会对他的电子和存储在他的记忆量子比特中的纠缠态进行纠缠交换操作，最终在 Alice 和 Charlie 的量子比特之间产生纠缠。
既然两个未连接的节点是链接在一起的，它们就需要使用这种共享的纠缠状态来将信息从一个节点传递到另一个节点。为此，查理执行了一项称为贝尔状态测量 (BSM) 的操作，该操作对包含他们想要发送的信息的量子比特和与爱丽丝的量子比特纠缠在一起的量子比特进行联合测量。
这会导致信息量子比特的量子状态瞬间传送到爱丽丝的量子比特，但该过程本质上是对其进行加密，因此要理解它需要额外的步骤。 Charlie 通过传统的通信通道将 BSM 的结果发送给 Alice，该通道可用于解密消息并揭示量子状态。
虽然这些实验是在相距仅约 60 英尺的节点上进行的，但原则上应该可以在任何距离上进行隐形传输，这可以回避通过光通道传输量子信息的问题。然而，要使这种设置正常工作，需要对以前的系统进行重大升级，以提高光通信的可靠性和内存量子位的保真度。
在《自然》杂志的另一篇文章中，研究人员指出，在实现真正的量子互联网之前，所有这些元素都需要进一步的发展。尽管如此，这项工作是一个重要的里程碑，有助于扫清创建全球规模量子网络的重大障碍。
图片来源：QuTech 的 Marieke de Lorijn