军事：中国科技实力有多强 看看2015国际物理学十大突破(4)

　　量子隐形传态是在什么时候实现的？是1997年，当时潘建伟在奥地利维也纳大学的塞林格(Zeilinger)教授组里读博士，他们在《自然》上发表了一篇题为《实验量子隐形传态》(“Experimental quantum teleportation”)的文章，潘建伟是第二作者。这篇文章后来入选了《自然》杂志的“百年物理学21篇经典论文”，跟它并列的论文包括伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论、沃森和克里克发现DNA双螺旋结构等等。

　　什么是自由度？自由度就是描述一个体系所需的变量的数目。例如一个静止在一条线上的粒子，描述它只需要一个数，自由度就是1。静止在一个面上的粒子，自由度就是2。三维空间中的静止粒子，自由度就是3。描述三维空间中一个运动的粒子，需要知道位置的3个分量和动量的3个分量，自由度是6。光子具有自旋角动量和轨道角动量，如果你看不懂这两个词，没关系，只要明白它们是两个自由度就够了。在1997年的实验中，传的只是自旋。此后各种体系的各种自由度都被传输过，但每次实验都只能传输一个自由度。

　　传输一个自由度固然很厉害，但是只具有演示价值。隐形传态要实用，就必须传输多个自由度。这在理论上是完全可以实现的。打个比方，现在用颜色和形状来表示状态，A粒子最初是红色的正方体，我们可以让B粒子变成红色的正方体，同时A变成绿色的球体。这个扩展看似显而易见，但跟传输一个自由度相比，有极大的困难。隐形传态实验一般需要一个传输的“量子通道”，这个通道是由多个粒子组成的，这些粒子纠缠在一起，使得一个粒子状态的改变立刻就会造成其他粒子状态的改变。用物理学术语说，这些粒子处于“纠缠态”。制备多粒子的纠缠态已经是一个很困难的任务了，而要传输多个自由度，就需要制备多粒子的多个自由度的“超纠缠态”，更加令人望而生畏。潘建伟研究组就是攻破了这个难关，搭建了6光子的自旋-轨道角动量纠缠实验平台，才实现了自旋和轨道角动量的同时传输。