《物理学家》：这不是任何人就会问的问题，只是兴趣的延展
几周前，QUESS（空间尺度量子实验）开始将量子信息传送到上，而且是在相距1200公里的地面站之间进行传送。这无疑是令人激动的，由于它证明了简易（优价）、高保真、长距离量子纠缠的可行性，这恰是所有量子通讯的关键。是全球规模的量子基础设施的第一个不稳定性支柱。
兴隆的激光器与世界上第一颗"量子卫星"对话的延时摄影。
纠缠态基本上是相关和叠加的组合。比特和量子比特的区别在于，比特是1或0，而量子比特同时是1和0。一个量子比特可以有好多不同的方式（如同一个比特可以有好多方式一样）：在这些情况下，常常使用光的偏振光。偏振光状态有两种可能，相比较于编码两种可能性，即0和1来说是完美的（顺便说一下，对于制做3D影片来说也是完美的；每种偏振光对应到每眼睛都是影片的呈现）。
光的偏振光可以指向任何方向（垂直于行进方向），所以它可以不止描述0或1，还可以描述二者的组合。
一个光子可以处于水平和垂直极化的叠加状态。检测之中，它们总是处于一种状态或另一种状态（0或1）。但在检测之前，我们可以对量子比特做好多巧妙的事情。
似乎不可能确定结果，但当你听到"0"或"1"的机率是由状态描述的（在上图中，"0"的可能性更大，但不能保证）。纠缠粒子的奇特之处在于，只要你以同样的方法检测它们，它们的随机结果将是相关的。对于最简单的一种纠缠状态，|Phi^+angle，结果是一样的。假如两个光子处于共享状态如|Phi^+，你发觉其中一个是垂直偏振光的量子传输速度，这么另一个也会是垂直偏振光的。
随机，但彼此都是一样的。不幸的是，实际上与任何一个粒子的任何互相作用就会打破纠缠，最终你将只剩下一对普通不相关的粒子。
这篇关于纠缠的讨论将涉及到更多细节。
怎样得到相隔数千公里的纠缠粒子的？仔细阅读下文。
QUESS正在做的，正是"量子通讯"的全部内容，是让两个纠缠的粒子虽然相隔很远，也不会意外地破坏纠缠或遗失粒子（而当它们从太空中被发射到你头上时，这是很难的）。
假如两个相距甚远的各方共享一对纠缠的粒子，她们就可以开始做一些相当了不起的事情。其中之一就是能否从一个粒子向其纠缠的双胞粒子发送量子比特，所谓"量子远程传输"。量子传送须要一对纠缠的粒子和一个"精典通讯渠道"（这包括但不限于小声大叫）。满足这种条件，我们可以很容易地将一个量子比特，从一个地方"传送"到另一个地方。
底部：一个你想传送的状态，A，以及两个共享纠缠状态的粒子，B和C。
中部：检测A和B的一些相对属性，并将结果发送给拥有另一个纠缠粒子的人。基于这种信息，另一个纠缠粒子被控制。
顶部：这将引起纠缠被破坏，但C承当了A的原始状态。
（通常的量子态）是非常微妙的。任何才能让任何东西确定其状态的互相作用就会使该状态"塌缩"——一个量子比特从0和1弄成了0或1，而所有可能与该叠加状态有关的优势就会消失。为此，远程传输须要检测要发送的量子比特A，但不须要实际确定关于它的任何东西，这十分困难。解决这个问题的方式是做一个特殊的检测，这些检测要对A和B进行比较，但并不直接检测其中任何一个。假定你晓得两枚硬币有相同或相反的情况，这么你就相当于了解到了关于这两枚硬币的一些情况，但似乎对它们中的任何一枚都没有具体了解。
同样的看法也适用于量子传送。纠缠态的中心思想是，假如B和C是纠缠的，这么它们对检测的反应是相同的。为此，通过比较A和B并了解它们的不同之处，你也在了解A和C是怎么不同的。晓得了这一点，你就可以弄清楚须要对C做哪些来使其具有和A相同的状态，而这一切都不须要实际了解那种状态是哪些。虽然假定C在中国的远方，你也可以直接告诉拥有它的人测试的结果是哪些。对于硬币/常规比特，你只须要发送一个比特的信息——比较的结果是"相同"或"不同"。而量子比特，你须要发送两个比特，由于量子热学是非常复杂的。下边将会提到有关于量子传送怎样工作的更多细节。
化学学家大都不会对地面到空间的量子传送能起作用倍感非常吃惊（由于没有人凭直觉建造和发射航天器）。从来没有任何征兆表明，距离是量子纠缠的一个诱因，所以这不是一个克服化学规律的问题，只是绕开了（好多）工程上的困难。用卧室两侧的设备进行遁地是很容易的。这儿的区别是，"屋子的另一边"正以大概8公里/秒的速率联通，并且是在虚假的空间里。
量子状态是微妙的，所以我们得就能捕捉、操纵和确切检测单个光子的状态，并将干扰降到最低。假定你没有让他人小声读这篇文章，就可以观察到，光子在空气中携带的信息相当流畅。真的十分流畅。而在足够大的距离上，即便是干净的空气也没有那么好。目前这个相同过程的穿越空气记录在几个加那利群岛之间，有143公里。那143公里穿过我们大气层中最密集的区域（海平面）。你和太空之间的空气量与你和地面上7公里外的任何东西之间的空气量差不多（你越往上走空气越黏稠）。所以直上传送应当比在地面站之间传送更容易。
通常来说，传递完整的量子信息的最大问题是所有的东西都在恶行路程中，所以空间其实是一种解决方案。空间的问题涉及距离：东西离得越远，目标就越小。在两个地点之间构建纠缠，须要在一个地点创造一对纠缠的粒子，之后将其中的一个发送到另一个地点。QUESS设法捕捉到大概每600万个光子对中的一个，但是它在晚上不工作，由于阳光会从空气中散射下来（在两个量子卫星之间可能不是问题）。反正，QUESS团队宣称才能在每秒构建一个纠缠对。考虑到所有的事情，这真是一个令人印象深刻的难得的吹捧的权力。这构成了"夸耀"（QUESS团队关于这个问题的官方论文）。
虽然身处喧闹的通道中，好多光子遗失，其他许多光子的状态也被她们的行程所搅乱，但一个可靠的量子通道一直是可能存在的。我们可以提炼量子纠缠，将许多弱纠缠对弄成更少的强纠缠对。你可以把这想成是重复一个数字信息，让数字信息通过一个聒噪的信道。发送讯号须要更多的时间，但结果是一个比任何一个单独的尝试更清晰的信息。一旦双方完善了纠缠，一个量子状态可以在双方之间传送，包括与其他东西纠缠的状态。这样，A-B和B-C之间的两个纠缠对就可以弄成A-C之间的一个纠缠对。有了"量子中继器"，我们可以通过堆砌许多短的、可能是喧闹的通道来构建巨大距离的量子通道。重点是：虽然量子态是完美且精美的，但我们不须要完美的奢华来处理它们。
在电报的黄金时代，我们可以把信息（比特）发送到任何地方，只是当它们抵达那儿时，我们不能对它们做太多的事情。我们正在步入一个类似的（但可能要短得多）的量子信息时代。
量子信息技术仍处于起步阶段。我们如今的情况类似于电报和摩斯密码的时代，可以通过长距离发送量子比特，一次发送几个，但我们在两端没有计算机就能对这种量子比特做哪些。虽然有这个巨大的缺陷，但有一些杀手级的应用可能会促进这项技术的发展。尤其是量子密码学。
抛开细节不谈，量子加密可归结为：
1）分布大量成对的纠缠粒子
2）以相同的方法检测每一对
3）记录下结果
不涉及量子估算，最大纠缠对的决定性特点是，对纠缠对的检测是完全相关的，但是本质上是随机的。任何拦截纠缠粒子的人/物就会打破（或起码消弱）纠缠，因而可以测量到监听行为。对于外边的密码学家来说，量子密码学是一种创建共享随机秘密的方式量子传输速度，对中间人功击强烈（或则起码可以测量到这些试图）。你和其他人创建一个只有大家两个人可能晓得的随机数，这让你可以对任何信息进行加密并发送（例如通过电子短信），数学规则可以保证信息的安全性。
量子密码学：用基础数学学来分享和保护秘密!
令人惊讶的是，好多具有空间探求能力的政府都对此感兴趣，因而不太可能是最后一颗量子通讯卫星。
只是作为一个简略的独白，由于它常常没有被清楚地说明：量子传送并不涉及任何意义上的实际传送。实际上没有东西步入到从一个量子系统到另一个量子系统的旅程。在量子信息理论领域有一对定律说，假如你和其他人共享一对纠缠粒子（有时称为"ebit"），这么以纠缠为代价，应用一些俏皮的方法，你可以。
1)发送2个比特来传递一个量子比特
2)发送1个量子比特来传递2个比特
第一个程序被称为"远程传输"，第二个被称为"超密集编码"。其中一个是可怕的、误导性的名子，另一个是"超密集编码"。
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FY:四二