量子隐形传输，又称量子遥传，是一种利用量子纠缠来传送量子态至任意距离的位置的技术。该过程的独特之处在于它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息，也就是说实际信息不是通过连接双方的通信通道发送量子比特(量子位)来传输。在量子纠缠的帮助下，待传输的量子态可以在一个地方神秘地消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方神秘地出现。
目前，在量子通信和量子网络领域，人们对量子隐形传态有着浓厚的兴趣，因为它可以利用以前共享的纠缠，在网络节点之间进行长距离的量子比特传输。这将有助于将量子技术集成到当前的电信网络中，并将这些系统所支持的超安全通信扩展到非常远的距离。此外，量子隐形传态允许在不同种类的量子系统之间传递量子信息，例如光与物质之间或不同种类的量子节点之间。
上世纪90年代初，量子隐形传态在理论上被提出，世界各地的多个研究团队进行了实验演示。虽然科学界在如何进行这些实验方面已经获得了丰富的经验，但如何以实用的方式传送信息，在扩展网络上实现可靠和快速的量子通信，仍然是一个悬而未决的问题。
显然，这种基础设施应该与当前的电信网络兼容。此外，量子隐形传态协议要求在隐形传态量子比特上应用最终操作，以隐形传态测量的结果为条件(通过经典比特传输)，以便安全、高速地传输信息，这种特征称为主动前馈。
这就意味着接收器需要一种称为量子存储器的设备，该设备可以存储量子位而不会会使其退化，直到实施完最终操作。最后，这种量子存储器应该能够以多路复用的方式工作，以在距离较远时最大限度地提高发送者和接收者传送信息的速度。迄今为止，还没有任何一种设计方案同时满足这三种需求。
基于此，在Hugues de Riedmatten的带领下，ICFO的Dario Lago-Rivera, Jelena V. Rakonjac和 Samuele Grandi成功实现量子信息从光子到固态量子比特的远距离隐形传态，光子存储在多路量子存储器中。该技术涉及到主动前馈方案，且与存储器的多模态一起，使隐形传态速率最大化。他们所提出的体系结构与电信信道兼容，从而实现远程量子通信的未来集成和可扩展性。该成果以“Long distance multiplexed quantum teleportation from a telecom photon to a solid-state qubit”为题发表在Nature Communications上(DOI: 10.1038/s41467-023-37518-5)。
该团队设计了两个实验装置，用社区的行话来说，通常称为Alice和Bob。这两个装置由一根1Km长的光纤连接，以模拟双方之间的物理距离。实验中涉及到三个光子。在第一个装置Alice中，团队使用一种特殊的晶体来产生两个纠缠光子:第一个光子波长为606nm，称为信号光子，第二个光子与电信基础设施兼容，称为闲散光子。
Dario Lago-Rivera回忆道，他们将606nm的光子保存在Alice，并将其存储在多路复用固态量子存储器中。与此同时，将 Alice产生的信号光子通过1Km长的光纤发送到第二个实验装置Bob处。
在Bob中，研究人员利用另外一种晶体创造了第三个光子，同时编码了想要传送的量子比特。一旦第三个光子被创造出来，第二个光子就会从Alice到达Bob那里，这就是隐形传态实验的核心。
传送信息超过1公里
第二个和第三个光子通过所谓的贝尔态测量(BSM)相互干扰。这种测量的效果是混合了第二光子和第三光子的状态。由于第一光子和第二个光子一开始就纠缠在一起，即它们的联合状态高度相关，因此BSM的结果是将第三个光子中编码的信息传递给第一个光子，由Alice存储在1公里外的量子存储器中。
正如Dario Lago和Jelena Rakonjac提到的，“我们能够在两个光子之间传递信息，这两个光子以前从未接触过，但通过第三个光子连接起来，而第三个光子确实与第一个光子纠缠在一起。”这个实验的独特之处在于，他们采用了一种多路量子存储器，能够将第一个光子存储足够长的时间，这样当Alice发生相互作用时，研究人员仍然能够按照协议的要求处理隐形传输的信息。
Dario和Jelena所提到的这种处理就是之前提到的主动前馈技术。根据BSM的结果，在存储器中存储后对第一个光子施加相移。通过这种方式，相同的状态将总是被编码在第一个光子中。如果没有采用这种方案，一半的信息将会在传输过程中丢失。
此外，量子存储器的多模态使他们能够在不降低传送量子比特质量的情况下，将隐形传态速率提高到超过1公里距离所施加的限制。总的来说，这导致隐形传态速率比单模量子存储器高三倍，只是受到经典硬件速度的限制。
可扩展性且易于集成
正如Hugues de Riedmatten所强调的那样，“量子隐形传态对于实现未来量子互联网的高质量远程通信至关重要。我们的目标是在日益复杂的网络中实现量子隐形传态。量子节点的固态和多路复用特性，以及它们与电信网络的兼容性，使它们成为在已安装的光纤网络中长距离部署该技术的有前途的方法。”
研究团队计划进一步改进该技术。一方面，该团队专注于开发和改进技术，以便在保持效率和速率的同时将装置扩展到更远的距离。另一方面，他们也致力于研究和使用这种技术在不同类型的量子节点之间传输信息，以实现未来的量子互联，将能够在远程各方之间分发和处理量子信息。
