荷兰代尔夫特理工大学的Hermans等人首次在实验上演示了未通过量子通道直接连接的量子节点之间的量子隐形传态，保真度达到71%，高于 ⅔ 的经典界值，证明量子隐形传态是成功的。相关研究成果于5月25日发表在《自然》杂志上[1]。
将量子信息通过隐形传态的方式发送的第一步是在发送方以及接收方之间建立量子纠缠。然后对发送方的量子比特进行所谓的贝尔态测量 (BSM)，在进行此操作后，量子比特会从发送者的节点上消失，并以测量结果相应的形式出现在接收者的节点上。然后发送方可以通过经典通道（例如光纤）将BSM 的结果发送给接收方，接收方从而能够恢复量子态。以前，这仅在两个相邻的网络点上完成，传统上称为 Alice 和 Bob。 添加第三点 Charlie 并非易事，因为 Alice 和 Charlie 之间的纠缠需要通过中间节点 Bob 来建立，这需要很高的纠缠保真度才能使传送功能发挥作用。荷兰代尔夫特理工大学研究团队于2021年建立了第一个三节点量子网络[2]，使用了金刚石NV色心制成的量子比特，每个节点包含一个通信量子比特，其中一个节点还包含一个存储比特，可以存储节点的量子信息。
在最新的工作中，研究者实施了一系列操作来延缓保真度的下降，以确保Alice和Charlie之间的最终共享纠缠态具有足够高的质量，从而实现量子隐形传态。Hermans等人通过在Bob和Charlie之间进行纠缠连接时，保护Alice和Bob存储比特之间的纠缠来实现这一点。具体来说，他们将磁场脉冲集成到纠缠序列中，以设定的时间间隔翻转存储量子比特，从而使得周围核自旋对量子比特的影响能够抵消一部分，从而提升了Bob和Charlie之间纠缠的寿命。他们还提高了读取存储量子比特的能力，因为其中一个存储量子比特具有更高的保真度，所以它的读出是不对称的。通过重复读出过程，该团队过滤掉了“坏”读出信号，最终提高了保真度。与同一组先前的研究相比，这一进展使纠缠链的形成速度增加了一倍，并将纠缠过程保真度下降的程度平均减少了六倍，使纠缠链的质量足以实现隐形传态。首先，他们通过 Bob 将 Alice 的量子比特和 Charlie 的量子比特纠缠在一起。Charlie随后将纠缠转移到存储比特中，并在通讯量子比特中准备好要传送的量子态。 Charlie在其存储比特和通讯比特之间完成BSM之后，将BSM结果发送给 Alice，最终以 71% 的保真度恢复了量子态——高于 ⅔ 的经典界限，证明隐形传输是成功的。
未参与这项研究的西班牙巴塞罗那 ICFO 研究员 Hugues de Riedmatten 表示，非相邻节点上的量子隐形传态是一个重要的里程碑。 在他看来，该团队最大的成就是将几个具有挑战性的实验——所有这些实验都需要完全优化以达到量子隐形传态所需的保真度——整合到一起。de Riedmatten 指出，目前的实验装置只能收集一小部分发射的光子，这限制了其远程纠缠率。然而，他补充说，这可以将 NV 色心和光学腔耦合来收集更多光子或使用其他的光源来解决。领导这项研究的Ronald Hanson 表示，该团队的下一步将是扩大存储量子比特的数量，从而运行更复杂的协议。另一个目标是让该技术在实验室之外工作，例如使用在真实环境中已经部署的光纤。
论文链接：
[1]https://www.nature.com/articles/s41586-022-04697-y
[2]https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg1919
报道链接：https://physicsworld.com/a/quantum-teleportation-expands-beyond-neighbouring-nodes/