澳大利亞格里菲斯大學(xué)量子動(dòng)力學(xué)中心找到了一種新方法，以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之外的普通條件下觀察光粒子是否存在“幽靈超距效應(yīng)（Spooky Action At A Distance）”。如果存在，“幽靈超距效應(yīng)”將可幫助檢測(cè)黑客攻擊，從而顯著提升互聯(lián)網(wǎng)安全性、數(shù)據(jù)安全性以及隱私性，在實(shí)現(xiàn)超級(jí)安全的量子通訊道路上更進(jìn)一步。

量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一、著名物理學(xué)家——愛(ài)因斯坦曾提出了一套飽受爭(zhēng)議的量子物理理論，通過(guò)對(duì)目標(biāo)物體的單純感知——在沒(méi)有任何形式的接觸的情況下——向其傳遞能量，這意味著兩個(gè)互不連接的對(duì)象之間同樣可以存在交互，即量子糾纏粒子之間的瞬時(shí)效應(yīng)。愛(ài)因斯坦將這一現(xiàn)象總結(jié)為“幽靈超距效應(yīng)”，但又認(rèn)為量子糾纏理論有所缺失，不夠完善，最終愛(ài)因斯坦認(rèn)為這種“幽靈遠(yuǎn)距效應(yīng)”并不存在。

科學(xué)家們一直在研究超距光子對(duì)之間的量子糾纏現(xiàn)象，量子糾纏在本質(zhì)上可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)安全，但光子在高速傳輸過(guò)程中發(fā)生的光吸收和散射有可能造成信息丟失，威脅網(wǎng)絡(luò)安全。距離越遠(yuǎn)，被散射得光子也越多；這些光子極易受到攔截，意味著其承載的數(shù)據(jù)有可能被黑客解碼。澳大利亞格里菲斯大學(xué)量子動(dòng)力學(xué)中心此次研究證實(shí)了量子隱形傳態(tài)能夠解決這一問(wèn)題。

團(tuán)隊(duì)首席專(zhuān)家杰夫-普賴(lài)德教授在一份聲明中表示，“隨著量子通道長(zhǎng)度的增加，能夠成功通過(guò)鏈接的光子數(shù)量會(huì)變得更少，這是因?yàn)椴淮嬖谌魏瓮耆该鞯牟牧?，意味著吸收與散射必然引發(fā)光子損失。”

而量子非定域性——即彼此互連的兩套量子系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)）——被視為一種能夠保障兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)恼w機(jī)制。過(guò)程包括檢查發(fā)送及接收的數(shù)據(jù)，從而確定信息是否到達(dá)目的地。

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)利用兩個(gè)“糾纏態(tài)”光子實(shí)現(xiàn)兩個(gè)位置之間的信息傳輸。這對(duì)光子處于“糾纏狀態(tài)”，這意味著兩個(gè)異地（糾纏）光子間確實(shí)會(huì)發(fā)生相互作用，因此測(cè)量其中一個(gè)即可獲知與其配對(duì)的另一光子的性質(zhì)。但無(wú)法解釋為什么通過(guò)光纖通道傳輸光子時(shí)，會(huì)因吸收或散射損失光子，它只能表明信息的成功傳遞，而真正的問(wèn)題在于信息傳遞是否安全？

如果科學(xué)家們能夠在數(shù)據(jù)丟失的時(shí)候進(jìn)行糾纏態(tài)測(cè)試，就能夠很容易地判斷兩點(diǎn)之間的信息是否存在差別，光子是否已經(jīng)丟失。然而這絕不是項(xiàng)輕松的任務(wù)?？茖W(xué)界長(zhǎng)久以來(lái)一直在努力尋找一種能夠在光子損耗時(shí)測(cè)試糾纏態(tài)的方法。

為了測(cè)試糾纏態(tài)光子，該研究小組提出了一種名為量子隱形傳態(tài)的方法，旨在幫助其研究量子糾纏現(xiàn)象，且此法適用于高損耗系統(tǒng)。

研究論文第一作者摩根·韋斯頓博士解釋稱(chēng)，該研究小組選擇了一些在高損耗隧道中存留下來(lái)但卻因散射而未能抵達(dá)目的地的光子。這些光子被“傳送”至另一清潔且高效的量子通訊通道當(dāng)中，并在這里進(jìn)行常規(guī)量子轉(zhuǎn)向測(cè)試以確定早期系統(tǒng)出現(xiàn)損耗狀況時(shí)各光子間的交互或糾纏作用。

韋斯頓指出：

“在這里，我們的量子轉(zhuǎn)向測(cè)試將能夠順利完成。我們的方案還記錄下一項(xiàng)額外信號(hào)，從而讓我們了解光粒子是否真正通過(guò)了傳輸通道。這意味著即使在損耗率極高的情況下，我們也能夠預(yù)先排除不成功的分配事件，并安全完成信息傳輸。”

在傳送過(guò)程中，研究人員需要使用單獨(dú)的高質(zhì)量光子對(duì)。他們必須以極高的效率生成這些額外的光子對(duì)，并進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)研究人員發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸線路出現(xiàn)損耗時(shí)，進(jìn)行補(bǔ)償。而將其放置在一套理想化的系統(tǒng)當(dāng)中，有助于科研人員研究量子糾纏效應(yīng)。

利用這種方法，該研究小組得以在長(zhǎng)度約80公里的通信光纖內(nèi)測(cè)試光子吸收情況。這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在1月5日的《科學(xué)進(jìn)展》雜志當(dāng)中（http://advances.sciencemag.org/content/4/1/e1701230）。