9月9日报道 美媒称，隐形传输——把物质或能量从一个点转移到另一个点而不经过物理空间——是科幻小说的一个主题。但在量子物理学领域，隐形传输已经成为现实。

据美国《新闻周刊》网站9月6日报道，耶鲁大学的科学家们刚刚根据需要在两个量子比特之间隐形传输了一道“量子门”，无需直接互动——这对未来量子计算机的发展来说是根本性突破。

报道称，在《自然》杂志网站上发表的研究报告中，研究小组说希望解决量子计算的一个大问题：量子计算处理器带来的错误。研究人员说：“量子计算机具备有效解决传统计算机难以解决的问题的潜力。然而，由于真实世界量子系统固有的错误和噪音，建造大规模量子处理器很有挑战性。”

排除那些错误的一个方法是利用模块化。正如其名，模块化就是将个体分隔成区以创建一个整体。科学家们说，这种方法有助于对复杂性和不确定性进行管理，因此可能有助于开发通过通信渠道与量子网络相连的量子系统。它将通过更广泛的系统——量子比特——防止不必要的互动。执行量子计算的量子比特容易出现错误，这使得在不同模块之间执行操纵具有挑战性。

报道称，这种方法的关键是隐形传输“量子门”——这将使得在传输中能够进行互动，而不会带来出错风险。这一想法作为一种理论方法最早于20世纪90年代提出。耶鲁大学科学家已经在现实实验中证明了这一点。

研究作者之一凯文·周（音）说：“我们首次在传统通信于实时发生时证明了这一方法可行，这使我们能够执行一种‘确定性’操作，即每次都执行所希望的操作。”

这对“容错量子计算”发展有重要意义。科学家说：“当这在网络中实现时，它就能在量子通信、计量学和模拟方面有广泛应用。”首席研究员罗伯特·舍尔科普夫说：“这是利用可纠错量子比特进行量子信息处理的里程碑。”

【延伸阅读】一国际研究团队实现量子化学模拟

新华社华盛顿７月２５日电（记者周舟）一个多国研究人员组成的量子计算研究团队演示了世界上首个基于离子阱的量子化学模拟，提供了一种使用量子计算机研究分子化学键和化学反应的方法，这使量子计算机未来有望对基本化学过程进行精确建模。

发表在新一期美国《物理评论Ｘ》杂志上的这一研究显示，研究人员使用了４个被捕获的钙离子计算了氢分子和氢化锂的基态能量，即能量最少的量子态。

本次研究基于离子阱，离子阱是一种将离子通过电磁场限定在有限空间内的设备。

论文第一作者、澳大利亚悉尼大学的科尼柳斯·亨普尔说，目前最强大的经典计算机也难以对基本化学过程进行精确建模，而量子计算机有望成为理解物质、解决材料科学和医学等领域问题的新工具。

研究人员说，量子计算具体究竟能解决哪些问题目前尚不清晰，但量子化学有望成为量子计算技术得以运用的首个领域。量子化学是运用量子力学原理模拟计算复杂分子键和化学反应的科学，未来可帮助科学家设计新的催化剂，开发有机太阳能电池及设计个体化药品等。

【延伸阅读】中国科大创造密集编码量子通信信道容量新纪录

中新社合肥7月25日电 (吴兰 杨保国)记者25日从中国科学技术大学(简称中国科大)获悉，该校科研人员在量子通信研究中取得新进展——创造密集编码量子通信信道容量当前国际最高水平。

据悉，该校李传锋、柳必恒等人首次利用四维纠缠态实现量子密集编码，达到2.09的信道容量，该成果充分展示了高维纠缠在量子通信中的优势。

这项成果7月20日发表在国际权威期刊《科学进展》上。

量子密集编码是最重要的量子保密通信过程之一。以比特系统为例，初始时A和B两人共享一对纠缠光子，A编码2比特的经典信息在其光子上，并把光子发送到B，然后B对其手里的两个光子进行贝尔基测量，解码得到A发送的2比特信息。在这个过程中，A只发送了1个量子比特到B，但是B却接收到了2比特的经典信息。

衡量密集编码的重要指标是信道容量，即A向B发送一个光子所能传输的比特数。在比特系统中，量子密集编码的信道容量极限为2。量子密集编码的思想自1992年提出，1996年在光学系统中首次实现。由于无法实现完全的贝尔基测量，当时利用一对纠缠光子仅传送1.13个经典比特，即信道容量为1.13。2008年，利用超纠缠，量子密集编码的信道容量被提升到1.63。2017年，基于完全的贝尔基测量，这一纪录才被更新为1.665。

与比特系统的二维纠缠相比，高维纠缠具有信道容量高、抵抗窃听能力强等优势，近年来被学术界广泛关注。

李传锋、柳必恒等人在自主研制的高品质三维纠缠源基础上，进一步制备出偏振-路径复合的四维纠缠源，保真度达到98%。他们利用这种四维纠缠源成功识别了五类贝尔态，并实验演示了量子密集编码，把量子密集编码的信道容量纪录提升到了2.09，超过了两维纠缠能达到的理论极限2，充分展示了高维纠缠在量子通信中的优势，为高维纠缠在量子信息领域的深入研究打下了重要基础。(完)

【延伸阅读】美媒：中国团队成功模拟64位量子线路 突破限制

7月1日报道 美媒称，量子计算机是基于量子力学基本原理运行的计算机。不同于经典比特，量子比特可同时处于“0”和“1”的叠加态，因此由量子比特构成的量子计算机可以同时计算和存储更多数据。添加额外的量子比特可以使量子机器的计算能力成倍增长。针对某些特定任务，量子计算机的计算能力可能很快就能超越最先进的超级计算机。

据美国科学博客平台6月23日报道，最近几年量子计算研究取得了一系列重大进展。“量子霸权”论者宣称，当量子比特超过50位时，量子计算机会超越传统计算机。对50个量子比特的线路的直接模拟需要16PB的内存来存储表征量子态的向量，导致量子线路的经典模拟在空间和时间上都受到限制。但是，谷歌和IBM的团队已经对低深度线路提出了一些有效解决方法，已经将这个极限提升到了56个量子比特。

报道称，基于此，本源量子公司与中国科学院郭光灿团队提出了一种通过分解两比特量子逻辑门模拟量子线路的方案，目前已经使用这个方案在一个128节点的计算机集群上完成了64量子比特、深度为22的量子随机线路的模拟，并用一台经典计算机，分别模拟了56比特和42比特、深度均为22的线路。

据报道，他们的工作可以使用更少的硬件来模拟更多量子比特的线路，并提供了关于使用经典方法模拟量子线路的新视角。其中，42和56量子比特的线路只需要一台配置了GTX-1080Ti显卡的个人计算机就可以完成模拟，而64量子比特的线路需要128个节点的计算机集群来模拟，但是其消耗的硬件资源相比之前已经大大降低。

资料图：2017年5月，世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生。（新华社）

【延伸阅读】中国科学家制备出大规模光量子计算芯片

5月15日，在上海交通大学实验室内，金贤敏教授展示制备的芯片。近日，我国研究人员制备出大规模光量子芯片，并成功进行了一种重要的模拟量子计算演示。发表在最新一期美国《科学进展》杂志上的研究显示，上海交通大学金贤敏团队通过“飞秒激光直写”技术制备出节点数达49×49的光量子计算芯片。金贤敏介绍，这是目前世界上最大规模的光量子计算芯片。新华社记者丁汀摄

5月15日，在上海交通大学实验室内，金贤敏教授在观察制备的芯片。新华社记者丁汀摄

5月15日，在上海交通大学，金贤敏教授讲解“飞秒激光直写”光量子芯片平台的编程操作。新华社记者丁汀摄

5月15日，在上海交通大学，金贤敏教授（右二）在实验室指导学生熟悉光量子芯片制备的要点。新华社记者丁汀摄

5月15日，在上海交通大学实验室内，金贤敏团队展示通过“飞秒激光直写”技术制备光量子计算芯片的过程。新华社记者丁汀摄

【延伸阅读】美大学校长撰文：量子技术竞赛中国已经领先 美需奋起直追

5月14日报道 美国《华盛顿邮报》网站5月11日刊登加利福尼亚南部大学校长马克斯·尼基亚斯的文章，题为《这是自太空竞赛以来最重要的技术竞赛，但美国正落败》。文章称，量子技术的发展让美国面临新的“卫星时刻”。量子系统有望颠覆以前的一切。但又一次，美国需要奋起直追。文章摘编如下：

众所周知，量子科学很难掌握，但其重要性在于，利用量子物理学，它能够以可能十分有力的新方式操控原子和亚原子粒子。例如，当今计算机的速度和能力受限于执行其功能的晶体管。这是因为，简单来说，晶体管就是通断开关，控制着电子在计算机中的流动（通常以0和1或“比特”来表示）。

但量子计算有望依靠量子物理的特点提供一种克服这种局限的办法。具体地说，量子计算机中的比特可以同时处在多个状态，能够在遥远距离外瞬间相互影响，并且能同时充当粒子和波。这些新的比特被称作量子比特，它们带来了以比传统计算机快得多的速度处理数据的潜力。

这种技术带来了巨大的希望。它可以让我们之间的沟通变得比以往任何时候都更快、更准确并且更安全，这不仅将应对未来的安全挑战，而且将为包括密码破译、网络安全和气候模型构建在内的一切带来彻底变革，并开辟医学和材料科学的新领域。

不管谁先获得这项技术，都将有能力令传统防御系统和电网陷于瘫痪，并操控全球经济。阻止这种行为的最可靠办法就是赢得这场竞赛。

然而，很多人怀疑中国已经取得领先。尽管中国的投资总额不明，但中国政府正斥资100亿美元建设一个400万平方英尺（约合37万平方米——本网注）的量子信息科学国家实验室，该实验室将在两年后启用。

中国已经将“墨子号”卫星送入轨道。利用量子通信技术，这颗卫星去年成功从太空发送了“不可破译”的密码。

相较于中国的投资，截至2016年，美国的量子技术研究每年受到的政府资助仅有3亿美元。

1958年，也就是苏联人造卫星的发射令美国震惊并促使其采取行动的第二年，以今天的美元计算，美国国家航空航天局获得的最初年度预算不到8亿美元。到1962年，在美国再次居于第二（这一次是在载人航天竞赛中）之后，该局的预算增加至逾100亿美元。美国从此一往无前。

如果在量子技术竞赛中出现类似的失败，这将难以克服。要想居于领先地位，美国需要立即投入资金，支持量子加密、量子计算和量子通信等领域的进展。

一些领域的研究已在进行，但还不深入。美国国家科学基金会将量子技术列为十大想法之一，并在安全通信研究方面投入了数百万美元。国家情报总监办公室下属的美国情报高级研究计划署前不久选中了我所在的加利福尼亚南部大学，让它来领导一个由多家机构组成的联合团队，负责建造和测试100量子比特的量子机器。目前正在使用的最大量子计算机是由谷歌公司建造的。

其他机构也正在这一领域取得重要突破，包括哈佛大学和马里兰大学。但如果我们的国家像20世纪中叶对待航天和防务那样重视量子研究，这些努力将只是一个分水岭。

像那时一样，学术界、政府和私营部门之间的重要伙伴关系可以打造我们在量子时代取得领导地位所需的人力资本。

但如果我们不采取适当的行动，那么在一个由技术驱动的世界中，美国的优势地位将无法持久。

在河北兴隆观测站，“墨子号”量子科学实验卫星过境，科研人员在做实验。 新华社记者 金立旺 摄