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量子纠缠，即两个或多个物体通过一种看不见的连接联系在一起，具有一些著名的怪异效应。正如量子研究员安东·塞林格所说，纠缠可以被认为是一对总是掷出相同数字的骰子。
这种纠缠最引人入胜的应用之一是量子隐形传输，其中粒子或原子的量子态被转移到其纠缠的伙伴，即使它们在物理上是分离的。这种量子信息的传递可以构成长距离量子通信信道的骨干，但这样的网络仍然遥遥无期。
然而，一组研究人员今天在《科学》杂志上报道说，他们在量子隐形传输方面取得了进展，从而在通信方面也取得了进展。由马里兰大学帕克分校的物理学研究生史蒂文·奥尔姆申克领导的团队成功地在相距三英尺（一米）的镱离子（带电原子）之间进行了量子信息传输。
量子隐形传输已经在宏观距离上得到了证明——至少在一个案例中达到数百米——对于光子，即电磁辐射的基本粒子，但是离子是量子存储的更好候选者，因为它们可以相对较长时间地存储信息。（该研究的合著者，也是离子陷阱研究小组的负责人克里斯托弗·门罗，奥尔姆申克和其他几位合著者都属于该小组，去年在《大众科学》上撰写了关于离子作为量子比特的潜力。）量子信息系统的根本优势在于，传统的数字比特可以是0或1，而量子比特可以同时处于0和1的所谓叠加态。
信息通过将量子信息编码到第一个离子上，从一个离子传输到另一个离子。一旦离子与另一个离子纠缠，每个离子的状态都是不确定的，直到第一个离子被测量——这个动作将另一个离子投影到两种状态之一。传统的（非量子）通信通道中继从第一个离子的测量中收集的信息，以确定这两个状态中的哪个是正确的，然后使用微波能量脉冲将第二个离子设置为表示编码在第一个离子上的信息的状态。
“我们将信息写入第一个离子，我们执行这个隐形传输协议，它将信息转移到第二个离子，”奥尔姆申克解释说。他指出，这是首次在两个相距很远的物质量子比特之间进行的隐形传输实验。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学教授保罗·克维亚特表示，量子存储的潜在量子比特之间的远距离隐形传输无疑是一个里程碑。“隐形传输的重点是让信息远离，”克维亚特说，他指出，在之前使用物质量子比特进行的微米级隐形传输演示中，研究人员可能更倾向于直接将量子比特从一个点物理地移动到另一个点。（一微米是百万分之一米，或大约二十五分之一英寸。）
在量子存储比特之间传输信息的能力可以构成所谓的量子中继器的基础，即沿线中继数据的点对点网络。“我们的想法是在某种意义上增强沿途的信息——将其发送到很短的距离，然后在某种意义上将其放大，并一次又一次地发送以完成长距离的传输，”奥尔姆申克说。
克维亚特还认为这项工作可以在量子通信中找到应用，作为量子处理器之间的连接。但他希望看到该系统提高到更高的运行速度——在目前的形式下，要确保一对离子之间的纠缠平均需要12分钟，或者大约尝试3000万次。
奥尔姆申克同意。“如果你想将它用于真正的量子通信目的，”他说，“我们希望它快得多。” 为此，他说，在收集和检测离子发射的光子方面进行小的改进（这些光子用于建立离子之间的纠缠）可以大大提高隐形传输效率。