研究人员在一项新的量子传输实验中使用了光子的轨道角动量(OAM)
在研究量子通讯之路上，研究人员首次使用了一种光模式。
这项研究意味着能够比之前所采用的方式更快地传输信息，同时“也是迈向高维纠缠态量子网络的第一步”，作者在Nature Communications中的论文中这样写道。
特别是，量子传输很有可能改变我们的通讯方式，它将会引领我们走向安全通讯与一个网络“无法攻破的”时代。
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什么是量子传输？
量子传输基于量子纠缠原理，量子纠缠原理是指两粒子之间有着无视物理空间的联系，两纠缠粒子的量子态(旋转方向)、位置与极化实际上是共享的(译者注：两纠缠粒子的其中一方知道另一方的状态。)。
在发送器与接收器之间，结合传统通讯方式与量子纠缠来共享关于量子态的信息。使两粒子相互纠缠，然后把它们分开一定的距离，信息就得以在两粒子间实现共享。
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量子传输的发展使得其在地球与卫星之间的工作距离处于500到1400千米范围内。
然而在目前所有的实验中，共享的量子信息仍是二维态的，举个例子，旋转只可能是向上或向下的。这就限制了共享的信息量。
轨道角动量
在新论文中，研究人员展示了如何使用高维特性，通过光子的轨道角动量。光子的角轨道动量有无限种可能的状态，这就意味着一次性能传输更多的信息。
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来自Herriot-Watt大学的共同作者Jonathan Leach教授告诉Alphr，“轨道角动量使我们能在单个光子上编码大量的信息，能够高密度地封装信息。”
不过问题在于远距离下保持OAM的一致性，作者们必须设计一种能够“放大”信号、保持OAM信息的方法——他们称之为量子中继器。
其工作原理是创造一对新的、从未有过纠缠的纠缠粒子——这称为纠缠交换。实际上，发送器与接收器之间可以放置多个中继器，每一步都产生一对新的纠缠光子。
作者写道，“纠缠交换常用于在从未有过联系的粒子之间产生远程量子关联，这是量子中继器的核心部分，类似于中继器在光纤网络中的作用。”
这就能使信息在脱离物理链路的条件下比物理链路传输远得多的距离。
研究人员表示，这篇论文向建造量子通讯网络迈出了一步。
