長(zhǎng)距離的量子通信是信息安全的組成部分，這一點(diǎn)已經(jīng)在自由空間和具有二維狀態(tài)的光纖中得到證明，衛(wèi)星之間的最近距離超過(guò)1200公里。但是只采用兩個(gè)狀態(tài)減少了光子的信息容量，因此連接時(shí)安全的，但是傳輸速度很慢。為了使其安全和快速，使用更高維度的字母表，例如使用無(wú)限數(shù)量的光模式。一種這樣的模式是光的軌道角動(dòng)量（OAM）。通過(guò)使用OAM作為信息的載體可以提高比特率。然而，這種光子狀態(tài)在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)會(huì)衰減，例如，由于光纖中的模式耦合或自由空間中的湍流，因此需要一個(gè)辦法來(lái)放大信號(hào)。不幸的是，在量子世界中不允許這種“放大”，但是有可能創(chuàng)建類似于經(jīng)典光網(wǎng)絡(luò)中的光纖中繼器的量子中繼器。 P^Hgm  
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量子中繼器的一個(gè)必不可少的部分是能夠使兩個(gè)毫無(wú)關(guān)系的光子糾纏-稱為“糾纏交換”的過(guò)程。這是通過(guò)干擾來(lái)自獨(dú)立糾纏對(duì)的兩個(gè)光子來(lái)實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)致兩個(gè)光子變得糾纏。這允許在兩個(gè)遠(yuǎn)距離點(diǎn)之間建立糾纏，而不需要一個(gè)光子行進(jìn)整個(gè)距離到達(dá)另一個(gè)光子那里，如此減少衰減和損耗的影響。這也意味著你在兩地之間沒(méi)有視距。 |x[I!I7.F  
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其結(jié)果是，一個(gè)光子的信息可以轉(zhuǎn)移給另一個(gè)光子，一個(gè)稱為傳送的過(guò)程。這是一個(gè)很好的開始，這像是一個(gè)科幻小說(shuō)系列，星際迷航，在小說(shuō)里人們從一個(gè)地方被傳送到另一個(gè)地方，信息被從一個(gè)地方傳送至另一個(gè)地方。如果兩個(gè)光子相互糾纏，并且在其中一個(gè)更改了一個(gè)值，那么另一個(gè)光子也會(huì)自動(dòng)更改。即使這兩個(gè)光子沒(méi)有連接，實(shí)際上，它們?cè)趦蓚�(gè)完全不同的地方。 .)E#*kLWR  
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在這項(xiàng)最新的工作中，團(tuán)隊(duì)展示了軌道動(dòng)量（OAM）狀態(tài)的糾纏和傳送的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)演示。他們表明可以在獨(dú)立光子之間建立量子相關(guān)性，并且這可以用于通過(guò)虛擬鏈路發(fā)送信息。重要的是，該方案可擴(kuò)展到更高的維度，為高信息量的長(zhǎng)距離量子通信鋪路。 (P>nA3:UXB  
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目前的通信系統(tǒng)非�？�，但不是根本安全的。為了使他們安全，研究人員利用自然規(guī)律開發(fā)量子世界的離奇性質(zhì)來(lái)編碼。一個(gè)這樣的性質(zhì)是糾纏。當(dāng)兩個(gè)粒子相互糾纏時(shí)，它們以未知的方式連接起來(lái)：測(cè)量其中一個(gè)，另一個(gè)粒子的狀態(tài)立即改變，無(wú)論它們有多遠(yuǎn)。糾纏是實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)所需的核心資源之一。 1(' wg!  
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長(zhǎng)距離的安全量子通信鏈路是非常具有挑戰(zhàn)性的：短距離內(nèi)使用光模式的量子鏈路衰減嚴(yán)重，因?yàn)樵诠庾硬皇鼙Ｗo(hù)的情況下沒(méi)有辦法保護(hù)鏈路免受噪聲干擾。為了克服這個(gè)問(wèn)題，可以在中間距離設(shè)置一個(gè)中繼站-這樣可以在更長(zhǎng)的距離上共享信息，而不需要信息在物理上流過(guò)該鏈路。核心部分是使得獨(dú)立的光子變得糾纏。盡管這是二維預(yù)先演示，在這項(xiàng)研究中，在這項(xiàng)研究中該團(tuán)隊(duì)首次用OAM且在高維空間中演示。 c~|(j \FI  
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（原文鏈接：https://www.sciencedaily.com/releases/2017/09/170921121147.htm，實(shí)驗(yàn)幫譯。）