山西大学光电研究所贾晓军课题组利用商用光纤为传输通道，将连续变量两组份纠缠光束的两个子模传输6 km，再通过输入量子态和纠缠的一个子模的联合测量，最终通过对纠缠的另一个子模进行平移操作而恢复所传递的量子态，首次实验实现了连续变量确定性远距离的量子远程传态。

量子远程传态也叫量子离物传态或者量子隐形传态，是指发送端和接收端共享一个量子纠缠，发送端对待传输的量子态（输入态）和其拥有量子纠缠的子模进行联合测量，并将测量结果通过经典通道发送给接收端，接收端借助于经典通道反馈的信息对其拥有的量子纠缠的另一个子模执行平移变换，将其制备在与待传输量子态（输入态）相同的量子态上（输出态）。与经典的信息传输不同，量子远程传态传递的仅仅是量子态携带的信息。目前最常用到的量子远程传态的工具就是光学纠缠态。量子远程传态自从1993年被提出以来，各种关于量子远程传态的理论分析和实验验证的研究相继开展。量子远程传态不仅为量子信息理论的形成提供了理论框架，也为建立量子信息网络奠定了基础，并为完成量子计算和量子通信做出了巨大贡献。各种基于量子远程传态基本原理的量子信息协议，如量子纠缠交换，量子中继器等，均已经得以实现。随着研究的深入，实现高保真度及长距离的量子远程传态成为相关研究领域的一个重要追求。在基于光子纠缠的分离变量研究领域， 2017年中国科技大学潘建伟院士领导的科研团队实现了跨越1400 km传输距离的量子远程传态，将量子远程传态的距离提高到了一个新高度，为构建全球规模量子信息网络奠定了良好的基础。而在基于纠缠光场的连续变量研究领域，由于纠缠光场具有确定性纠缠的特点，可以实现任意量子态的确定性远程传输。

实验装置如图1所示。该课题组利用太原山大宇光公司研制的1342 nm和671 nm的双波长输出激光器泵浦两个光学参量放大器，制备了两束正交压缩态光场，通过在50:50分束器上耦合产生进行量子远程传态的纠缠态光场。然后将纠缠态光场的两子模分别通过光纤发送给通信双方Alice和Bob。Alice将收到的纠缠子模与要传递的未知量子态进行贝尔态联合测量，并将测量结果通过经典通道发送给Bob，Bob利用得到的信号通过振幅调制器（AM）和位相调制器（PM）对其拥有的纠缠子模进行平移。至此，输入量子态被Alice测量后塌缩，而Bob借助量子纠缠态的非局域量子关联以及经典反馈重构了一个与输入态相似的量子态并输出，其相似程度可以用保真度衡量。

图1 实验装置

最后，Victor利用平衡零拍探测系统对量子远程传态的输出态进行测量验证，测量结果如图2所示。从图中可以看出，量子远程传态输出态正交分量噪声起伏明显低于经典传输的输出态。通信距离分别为2.0 km和6.0 km时，量子隐形传态输出态噪声功率分别低于对应经典传输输出态噪声功率（1.99±0.13）dB和（1.30±0.19）dB，对应的保真度分别为0.69±0.02和0.62±0.03，均大于0.50的经典保真度极限。

图2 实验结果：Victor测量得到的3.0 MHz分析频率处量子远程传态输出态噪声功率。(A) 2.0 km通信距离， (B) 6.0 km通信距离。黑色曲线表示执行本地测量的量子噪声极限，红色曲线表示量子远程传态输出态正交分量噪声测量结果，蓝色曲线表示经典传输输出态正交分量噪声测量结果。

该研究工作利用光纤实现了传输距离大于6 km的确定性量子远程传态。此外，由于山西大学光电所已经实现了14 dB的高压缩度光场，如果再加上时分复用技术，这个方案可以直接推广到更远距离的量子远程传态，在开发大尺度量子通信网络方面具有巨大潜力。

相关研究成果以Deterministic quantum teleportation through fiber channels为题发表在2018年10月19日的Science Advances [4: eaas9401 (2018)]上。随后，Nature杂志在10月23日将此工作作为亮点成果进行了报导。认为该工作在国际上首次利用普通光纤，在6 km长的距离实现了连续变量量子态传输，信息传输比经典物理方法具有更高准确性。基于光学模决定量子纠缠的连续变量量子隐形传态，可以用高信噪比传输大数据信息流。因此，该工作为利用光纤实现量子信息网络及分布型量子计算提供了依据

该工作得到了科技部重点研发计划、基金委相关项目、山西省青年三晋学者、山西省“1331工程”重点学科建设计划等基金的支持。

论文链接: http://advances.sciencemag.org/content/4/10/eaas9401