量子隐态传输是量子通信与量子计算领域一个重要的原型操作，利用量子纠缠和经典通信将完整的量子态信息从一个物理系统传送到另一个系统。自从量子隐态传输的概念被提出的二十多年来，它一直是量子信息物理实现领域的一个研究热点，各国科学家竞相在不同的微观物理系统中实现量子隐态传输方案，作为系统量子相干调控能力的证明。迄今为止，量子隐态传输已经在光子之间，单个离子、原子、或原子团之间，以及固体量子比特之间得到演示和证明。

人们希望将量子隐态传输的对象推进到更宏观的物体，超出微观世界的限制，实现对宏观系统的量子相干调控。

 

近日，清华大学交叉信息研究院段路明教授研究组在量子信息领域取得重要进展，首次实现从光子到宏观金刚石振动模式的量子隐态传输。该成果的研究论文《光到宏观金刚石振动模的量子隐态传输》发表于自然子刊《自然·通讯》上。

段路明研究组首次实现了量子态从一个微观粒子（单光子）到常温宏观物体（厘米尺寸的金刚石样品）的集体振动模式的量子隐态传输，将隐态传输的对象推进到迄今最大的宏观物体，该工作代表量子相干调控领域的一个重要研究进展。

 

图：量子隐态传输的保真度（～90%）显著超过经典极限66.7%。

该实验使用了独特的设计，将金刚石中不同振动模式编码为量子比特，使用超快飞秒激光，产生光子与金刚石振动声子的纠缠。利用光子与金刚石振动声子间的纠缠，将光子的偏振比特传输到金刚石中的振动模式中。实验组完成了对多个互补量子态的隐态传输，平均保真度超过90%，远高于经典极限66.7%，充分验证了隐态传输的量子性，实现了常温宏观金刚石样片的量子相干调控。论文得到三位审稿人的一致积极推荐，称其为此领域“一个激动人心的进展”。

文章链接：

P.-Y. Hou, Y.-Y. Huang, X.-X. Yuan, X.-Y. Chang, C. Zu, L. He & L.-M. Duan, "Quantum teleportation from light beams to vibrational states of a macroscopic diamond," Nature Communications 7, Article number:  11736; doi: 10.1038/ncomms11736

段路明教授简介：

清华大学交叉信息研究院教授，Email：lmduanumich@gmail.com

研究方向：量子信息、量子光学、原子物理、多体理论 

（本文来源：清华大学网站；）

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