量子隱態(tài)傳輸和量子密鑰分發(fā)是非常重要的通信方案，這些技術的實現(xiàn)離不開量子糾纏。制備和分發(fā)糾纏態(tài)，面臨的一大重要挑戰(zhàn)是避免量子退相干。所謂的量子退相干，是指由量子系統(tǒng)與周圍環(huán)境或者實驗裝置相互作用而導致系統(tǒng)變?yōu)榉窍喔蓱B(tài)。

事實上，在長程通信中，現(xiàn)實環(huán)境是會干擾觀測系統(tǒng)的，出現(xiàn)退相干現(xiàn)象，這使得系統(tǒng)的糾纏模式逐漸消失，那么信息的傳遞就失敗了？補救的方式之一是——糾纏純化：具體地說，我們得到的一系列糾纏態(tài)，由于環(huán)境影響都存在不同程度的退相干，也就是混態(tài)，我們將其稱為混態(tài)系綜，從這個混態(tài)系綜里面找一個子系綜（注意不是子系統(tǒng)），這個子系綜是“純度”較高的糾纏態(tài)。

還有一個聽起來很相似的概念——糾纏濃縮，是指從非最大糾纏純態(tài)中提取最大糾纏態(tài)的過程，請注意這個概念是針對糾纏純態(tài)而言的；利用糾纏純化和糾纏濃縮可以幫助實現(xiàn)安全高效的量子通信；那么它們的衡量方式就是獲得盡可能高的保真度；

所以，我們需要高保真的量子糾纏來保證信息的傳輸質(zhì)量。為了降低環(huán)境對糾纏態(tài)的影響，我們又需要糾纏純化技術。

那么光有糾纏純化、濃縮技術，還是不夠的。我們知道，量子通信的“實物載體”是光子，光子是目前已知的，與環(huán)境耦合作用最弱的粒子之一，這一特性使得它成為信息傳輸?shù)睦硐胼d體。光纖通信中，傳輸過程仍然存在損耗，且距離越長損耗越大?？茖W家們提出量子中繼。簡單地說，將遠距離傳輸劃分為多個短距離傳輸，每一段的中間用量子中繼連接，解決信號衰減問題。量子中繼、糾纏純化等諸多技術的配合，才能解決長程量子通信等棘手的困難。

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封面引用：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.110.220502?

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