作者:Phys Thamarasee Jeewandara
（同organic）有机 传播微波的量子隐形传态:概念和实现
(一)一般概念
(二)我们用传播的量子微波和模拟前馈实现QT的实验(完整的技术示意图参见注S1)
这里，一个未知的输入相干态通过利用双模压缩能级圣≲的量子纠缠被从爱丽丝传送到鲍勃
前馈信号由具有退化增益G的测量JPAs结合两个混合环和Bob侧的局部位移操作产生
后者由耦合β= 15分贝的定向耦合器实现
虚线框中的图表示场四度空间p和q跨越的准概率维格纳相空间中的量子态
红色虚线标记了对应于操作员的特定输入信号路径
(三)各种实验元素的细节和标签
信用:科学进展，DOI: 10
1126/sciadv
abk0891 实验量子通信领域为量子态中高效和无条件的安全信息交换提供了可能
传递量子信息的可能性构成了量子通信和量子计算这一新兴领域的基石
超导电路量子计算的最新突破引发了对以微波长度频率在空间分离的超导处理器之间的量子通信通道的需求
为了追求这个目标，基里尔·G
费多罗夫和德国、芬兰和日本的一组科学家通过探索双模压缩和模拟前馈跨越0
42米
研究人员实现了F= 0的传送保真度
689 0
004，它超过了渐近不克隆阈值，阻止了对量子态使用经典纠错方法
保持了隐形传态的量子态，为微波量子通信的无条件安全开辟了道路
量子隐形传态
量子通信的前景是基于通过探索量子物理定律来提供高效且无条件安全的信息交换方式
量子隐形传态(QT)是一个典型的协议，它允许使用量子纠缠和经典通信作为资源，实现未知量子态的无实体和安全传输
超导电路量子计算的最新进展导致了在微波长度频率下运行的空间分离超导过程之间的量子通信
实现这一通信任务的方法包括传播双模压缩(TMS)微波来纠缠远程量子比特，以及将微波态传送到远程超导系统之间的接口
费多罗夫等人
通过探索双模压缩和跨越0°距离的模拟前馈，演示了相干微波态的确定性QT
42米，为未来的微波量子局域网和模块化量子计算提供关键特征
保真度阈值和理论模型
对于nd = 1，实验QT保真度F是测量增益G和压缩S的函数
1个光子
红色条表示实验数据的标准差
浅蓝色平面对应于保真度阈值F = 0
5，而绿色平面表示非克隆极限Fnc = 2/3
在整个压缩能级范围内，实验数据违反了G = 21 dB的不克隆极限
(二)与拟合理论模型相同的数据(橙色平面)
(三)同一车型预期QT性能的扩展视图，深灰色虚线框勾勒出(二)中的区域
这个理论图表明，进一步提高隐形传态保真度需要增加测量增益和压缩能级
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abk0891 未知量子态的传输 量子计算的过程旨在实现经典上不可能实现的目标，即在不直接转移的情况下将未知量子态从一个地方转移到另一个地方
该任务通常用已知的传送保真度来量化，以表示未知输入状态和传送输出状态之间的相位空间重叠
通过超过经典保真度阈值，研究人员可以通过量子纠缠等非经典关联实验过渡到量子领域
经典保真度阈值的精确值是许多科学讨论的主题，取决于隐形传态和各自的希尔伯特空间维度(通过量子信道的通信的维度分析)
例如，传送相干量子态的特定任务的值不同于量子位态的阈值，可以用超导量子位来实验克服
此外，与离散变量态相比，连续变量高斯态的隐形传态具有许多技术优势，其中弱相干音调的实验产生和控制主要是由于它们来自传统的微波发生器
与常用的非确定性纠缠产生方案相比，研究人员可以通过包括各种约瑟夫森参量器件在内的弱非线性超导器件，以双模压缩光的形式产生连续可变纠缠态，从而产生具有更高通信比特率的确定性纠缠
断层摄影和保真度测量
压缩能级S = 4的输入态、隐形传态和经典隐形传态的重构维格纳函数
5 dB，输入态的位移光子数nd = 2
7，测量增益G = 23分贝
插图值代表QT保真度F和纯度μ
对于G的两个特征值，保真度F是nd的函数
黑色虚线标记了(A)中所示的工作点
统计误差小于符号大小
(3)对于两个G特征值，保真度F是nd和位移角θd的函数
浅蓝色和绿色线条分别标志着经典和非克隆的界限
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abk0891 实验协议和设置 量子隐形传态的实验协议包含几个步骤，包括(1)通信双方(通常称为爱丽丝和鲍勃)之间的纠缠产生和分配
(2)爱丽丝一侧的本地操作，旨在产生前馈信号
(3)前馈和Bob侧的局部酉运算，通过将前馈信号与纠缠资源态相结合，导致未知量子态的隐形传态
为此，费多罗夫等人
利用两个纠缠约瑟夫森参量放大器和一个混合环(微波分束器)在混合环的输出端产生路径纠缠双模压缩微波态
当叠加在混合环上时，这些状态产生的输出通常看起来像经典热噪声
由于双模压缩态的传播，他们使用超导铌钛同轴电缆直接在Alice和Bob之间分配纠缠态，以实现QT协议的步骤(1)，其中电缆被成形为半波长波导谐振器
在爱丽丝这边，他们使用另一个混合环来纠缠一个弱相干态，这个弱相干态作为未知输入态和共享的双模压缩态
科学家们将第二混合环的输出引导到一对测量JPA中，以沿着正交放大角执行强相敏放大，并在第三混合环叠加测量输出，以产生前馈信号并结束步骤(ii)
在QT协议的最后一部分，对双模压缩态Bob部分的前馈应用实现了定向耦合器输出端输入态的隐形传送
议定书第(三)步到此结束
传播态微波量子隐形传态协议的实验方案
这两个低温开关允许量子隐形传态(开关位置A)或特征测量(开关位置B)
混合环输出之间缠绕的线条象征着缠绕
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abk0891 量子隐形传态测量 微波QT协议的实验结果显示了相应的量子隐形传态和经典隐形传态
费多罗夫等人
将经典隐形传态定义为通信双方(爱丽丝和鲍勃)没有纠缠资源的相同QT协议，通过关闭纠缠约瑟夫森参量放大器(JPAs)的泵浦音来实现，而实验协议的其余部分保持不变
然而，对于量子通信的一般目的来说，传送特定的相干态是不够的
同样重要的是证明一组量子态的成功隐形传送以形成通信字母表或码本，其中不需要形成通信码本的量子态的正交性
约瑟夫森混频器方案
频率退化约瑟夫森混频器由JPA 3和JPA 4组成，结合两个对称的微波分束器实现贝尔检测
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abk0891 观点 就这样，基里尔·G
费多罗夫和他的同事们成功地实现了一个量子隐形传态(QT)协议，在低温环境中传播微波的距离为0
42米
在实验过程中，他们完全依赖传统的铝铌超导参量器件来产生和控制量子微波信号，这使得他们与其他量子超导电路完全兼容，相对于频率和制造技术，包括量子存储单元或超导量子处理器
这项研究的QT结果与技术进步相结合，可能会使超导计算机之间的量子区域网络触手可及
这些实验将在便捷的微波领域为超导量子超级计算机探索安全量子通信的优势铺平道路
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