量子存儲(chǔ)對(duì)于保存和控制信息的轉(zhuǎn)移具有重要的意義。直到最近，量子安全直接通信協(xié)議還是采用光纖延遲的手段來(lái)代替量子存儲(chǔ)，然而在未來(lái)的應(yīng)用中，比如通過(guò)量子安全網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行長(zhǎng)距離的量子通訊，必須采用量子存儲(chǔ)。

近日，中國(guó)科學(xué)家首次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了結(jié)合量子存儲(chǔ)的量子安全直接通信協(xié)議。中科大和南京郵電大學(xué)的張偉等研究者，在近期的《物理學(xué)評(píng)論快報(bào)》（PRL）上刊發(fā)了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖丨基于量子存儲(chǔ)的量子安全直接通信實(shí)驗(yàn)裝置

量子安全直接通信是量子通信諸多方法中的一種，它可以在量子信道中直接傳輸保密信息。不同于其他的量子通信方法，量子安全直接通信不需要通信雙方事先共享密鑰。與其它種類的量子通信相同，量子安全直接通信也是依賴于量子力學(xué)的一些基本原理，如測(cè)不準(zhǔn)原理和量子態(tài)不可復(fù)制理論。

如同文章作者解釋的那樣，量子存儲(chǔ)在量子安全直接通信中是非常必要的，它可以在未來(lái)的量子網(wǎng)絡(luò)中控制信息的轉(zhuǎn)移。然而，在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)量子存儲(chǔ)與量子安全直接通信則是很有挑戰(zhàn)的，因?yàn)樗枰鎯?chǔ)糾纏光子，并在各個(gè)記憶之間建立糾纏。

在他們的實(shí)驗(yàn)中，研究者證明了量子安全直接通信協(xié)議的大部分核心內(nèi)容，包括糾纏的產(chǎn)生，信道的安全性和糾纏光子的分發(fā)、儲(chǔ)存和編碼。由于最優(yōu)化解碼糾纏光子技術(shù)難度較大（要求區(qū)分四個(gè)量子態(tài)），研究人員使用了另外的一種較為簡(jiǎn)單的解碼方式實(shí)現(xiàn)。

未來(lái)，研究者希望可以在100公里光纖或是更長(zhǎng)的自由空間距離上，驗(yàn)證量子安全直接通信，正如同近期在此距離上實(shí)現(xiàn)的量子密鑰分發(fā)，量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)一樣。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將為未來(lái)實(shí)現(xiàn)基于衛(wèi)星的長(zhǎng)距離和全球化量子安全直接通信奠定基礎(chǔ)。