量子隐形传态不是物理物体，不是能量而是状态的隐形传态。但是在这种情况下，状态的传输方式是不可能在经典表示中做到的。通常，需要大量的综合测量来传输有关对象的信息。但是它们破坏了量子态，我们没有办法重新测量它。量子隐形传态用于传输，转移某种状态，并具有关于该状态的最少信息，而无需“观察”该状态，无需进行测量，因此不会违反。

量子位

量子比特-这是在量子隐形传态期间传输的状态。量子比特处于两个状态的叠加。例如，经典状态要么处于状态0要么处于状态1。量子状态处于叠加状态，并且非常重要的是，在我们对其进行测量之前，它不会被确定。想象一下，我们有一个30％-0和70％-1的量子位。如果我们对其进行度量，则可以同时得到0和1。一个度量不能说什么。但是，如果我们准备100个，1000个这样的相同状态，并一遍又一遍地测量它们，我们就可以相当准确地表征该状态，并理解确实有30％-0和70％-1。

这是以经典方式获取信息的示例。接收到大量数据后，收件人可以重新创建此状态。但是，量子力学不允许准备许多状态。想象一下，我们只有一个，独一无二，没有第二个。然后在经典中，将其传输将不起作用。从物理上讲，这也不总是可能的。在量子力学中，我们可以使用纠缠效应。

我们还使用量子非局域现象，即在我们熟悉的世界中不可能发生的现象，因此该状态消失并在那里出现。而且，最有趣的是，对于相同的量子对象，存在一个非克隆定理。即，不可能创建第二相同状态。一个必须被摧毁才能使另一个出现。

量子纠缠

纠缠的作用是什么？这些是专门准备的两个状态，两个量子对象-量子位。为简单起见，您可以拍摄光子。如果这些光子散布在很长的距离上，它们将相互关联。这是什么意思？想象一下，我们有一个光子为蓝色，而另一个为绿色。如果我们粉碎了它们，看了看，然后我变成了蓝色，则意味着您变成了绿色，反之亦然。或者，如果您带一双鞋放在左右两边的鞋子里，请悄悄将它们拉出，然后将一只鞋子拿给您，另一只鞋子装在袋子里。所以我打开袋子，看看：我有合适的袋子。因此，您正好位于左侧。

量子情况的不同之处在于，在测量之前到达我的状态不是蓝色也不是绿色-它是蓝色和绿色的叠加。拆分鞋子后，结果已经预先确定。虽然他们提着行李，但尚未打开，但已经很清楚了。尽管尚未测量量子物体，但尚未决定。

如果不采用颜色，而是采用极化，即电场的振荡方向，则可以区分两个选项：垂直极化和水平极化以及+ 45°--45°。如果以相等的比例将水平和垂直放在一起，则得到+ 45°，如果从另一个减去一个，则为-45°。现在想象一下，以同样的方式，一个光子来到了我，另一个光子来到了我。我看着：它是垂直的。所以你有水平。现在想象一下，我看到一个垂直的，并且您以对角线的方式查看它，也就是说，您以-+ 45°或-45°的角度查看它，您将以相等的概率看到这是否是不同的结果。但是，如果我在对角线的基础上看到+45°，那我肯定知道你有-45°。

爱因斯坦的悖论-波多尔斯基-罗森

量子纠缠与量子力学的基本特性以及所谓的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论相关。爱因斯坦一直对量子力学提出抗议，因为他认为自然不可能以大于光速的速度传输有关状态的信息。我们可以将光子传播到很远的地方，例如在光年，并同时打开。而且我们仍然会看到这种相关性。

但是实际上，这并不违反相对论，因为我们仍然不能利用这种效应来传递信息。测量垂直或水平光子。但是，目前尚不清楚确切的信息。尽管不可能以比光速更快的速度传输信息，但是纠缠使您可以实现量子隐形传态的协议。它由什么组成？一对纠缠的光子诞生了。一个进入发送器，另一个进入接收器。发射器共同测量其必须发射的目标光子。并以¼的概率他将得到好的结果。他可以将此通知给接收者，此时接收者发现他的状态与发送者的状态完全相同。而且他以¾的概率得出了不同的结果-并非测量失败，但结果却不同。但是无论如何，这都是可以发送给接收者的有用信息。在四种情况中的三种情况下，接收者必须再旋转一次量子比特才能接收发送的状态。即，传输2位信息，并借助它们可以传送无法编码的复杂状态。

量子密码学

量子隐形传态的主要应用之一是所谓的量子密码术。该技术背后的思想是无法克隆单个光子。因此，我们可以在单个光子中传输信息，而没有人可以复制它。此外，在有人试图找出有关此信息的任何尝试中，光子的状态将改变或崩溃。因此，将注意到任何外部人士尝试获取此信息的尝试。它可以用于密码学中，以保护信息。的确，所传输的不是有用的信息，而是密钥，因此经典地可以绝对可靠地向其发送信息。

这项技术有一个很大的缺点。事实是，正如我们之前所说，不可能创建光子副本。光纤中的普通信号可以被放大。对于量子情况，不可能放大信号，因为放大将相当于某种拦截器。在现实生活中，在实际线路中，传输距离限制为大约100公里。 2016年，俄罗斯量子中心在俄罗斯天然气工业股份公司的生产线上举行了一次示威游行，展示了城市条件下30公里光纤上的量子密码学。

在实验室中，我们能够显示最远327公里处的量子隐形传态。但是，不幸的是，长距离是不切实际的，因为光子在光纤中丢失并且速度非常低。怎么办您可以放置一个中间服务器，该中间服务器将接收信息，解密，然后再次加密并进一步传输。例如，中国人在建立量子密码网络时也是如此。美国人使用相同的方法。

在这种情况下，量子隐形传态是一种新方法，可让您解决量子密码学问题并将距离增加到数千公里。在这种情况下，被传输的同一光子会被多次传送。世界各地的许多团体都在从事这项任务。

量子记忆

想象一下传送的链条。在每个链接中都有一个纠缠对的生成器，它们应创建并分发它们。这并不总是成功的。有时您需要等待，直到另一对分配对的尝试成功为止。量子位必须在某个地方等待传送。这是量子记忆。

在量子密码学中，这是一种中间站。这样的站被称为量子中继器，它们现在是研究和实验的主要方向之一。这是一个很受欢迎的话题，在2010年代初期，中继器是一个遥不可及的前景，但现在任务似乎可以实现。很大程度上是因为技术在不断发展，包括电信标准。

实验室实验

如果您来到量子通信实验室，将会看到很多电子产品和光纤。所有光学器件均为标准，电信，小型标准盒中的激光器-芯片。如果您去亚历山大·洛夫斯基（Alexander Lvovsky）的实验室，尤其是在那里进行传送，您会看到光学平台，该平台固定在气动支架上。也就是说，如果用手指触摸重达一吨的桌子，它将开始游泳，摇摆。这是因为实现量子协议的技术非常敏感。如果穿上硬腿走路，那么所有这些都将归因于桌子的振动。也就是说，它是开放式光学器件，是相当昂贵的大型激光器。通常，这是相当庞大的设备。

初始状态由激光准备。为了准备纠缠态，使用了非线性晶体，该晶体由脉冲或连续激光泵浦。由于非线性效应，产生了成对的光子。想象我们有两个能量为ℏ（2ω）的光子，它被转换为两个能量为oneω+ℏω的光子。这些光子只能一起诞生；一个光子不能先分离，然后再分离。并且它们被连接（混淆）并表现出非经典的相关性。

历史和当前研究

因此，在量子隐形传态的情况下，存在我们在日常生活中无法观察到的效果。但是有一个非常美丽，奇妙的图像，非常适合描述这种现象，这就是为什么他们称其为量子隐形传态。如前所述，没有时间量子位在这里仍然存在，并且已经出现了。也就是说，首先在这里被破坏，然后才出现在这里。这是同一传送。

量子隐形传态理论是由Charles Bennett领导的一组美国科学家在1993年提出的，后来这个名词出现了。第一个实验实施是由因斯布鲁克和罗马的两组物理学家于1997年进行的。逐渐地，科学家们能够将状态转移的距离越来越远-从一米到数百公里甚至更长。

现在人们正在尝试做实验，也许将来它将成为量子中继器的基础。预计在5-10年后，我们将看到真正的量子中继器。不同性质物体之间状态转移的方向也在发展，包括2016年5月在亚历山大·洛夫斯基实验室的量子中心进行了混合量子隐形传态。该理论也不会停滞不前。在阿列克谢·费多罗夫（Alexei Fedorov）的领导下，在同一个量子中心中，正在开发一种不是双向的双向传送协议，因此在一对对的帮助下，彼此同时朝着彼此传送。

作为我们在量子密码学上工作的一部分，将创建一个分配和密钥的量子设备，即，我们生成了一个无法被截取的密钥。然后，用户可以使用所谓的一次性记事本使用此密钥对信息进行加密。量子技术的新优势将在未来十年中显现出来。量子传感器的发展正在发展。它们的本质是，由于量子效应，我们可以更准确地测量磁场，温度。也就是说，采用了钻石中的所谓NV中心-这些是微小的钻石，它们具有行为量子物体的氮缺陷。它们与冻结的单个原子非常相似。观察这一缺陷，人们还可以观察单个电池内部的温度变化。也就是说，不仅要测量手臂下方的温度，以及细胞内部细胞器的温度。

俄罗斯量子中心也有一个自旋二极管项目。这个想法是，我们可以拿起天线，并开始非常有效地从背景无线电波中收集能量。只要回想一下城市中目前有多少Wi-Fi来源，就可以了解周围有很多无线电波能量。它可用于可穿戴式传感器（例如，血糖传感器）。他们需要持续的能源供应：电池或收集能量的系统，包括从手机中收集的能量。也就是说，一方面，这些问题可以用现有的具有一定质量的元素基础来解决，另一方面，您可以应用量子技术，甚至可以更好，甚至更小巧地解决该问题。

量子力学极大地改变了人类的生活。半导体，原子弹，原子能-归功于这些，所有这些都是有效的。现在，整个世界都在努力控制单个粒子（包括纠缠粒子）的量子特性。例如，隐形传送涉及三个粒子：一对和目标。但是它们每个都是分开管理的。对基本粒子的单独控制为包括量子计算机在内的技术开辟了新的视野。

尤里·库洛奇金（Yuri Kurochkin），物理和数学科学候选人，俄罗斯量子中心量子通信实验室负责人。

量子隐形传态