百年诺奖
继量子计算优越性后，九章团队实现量子隐形传态优越性
近期发表在《自然·物理学》的研究中，九章团队首次实验证明了量子隐形传态在传输单光子时，相比直接通过有损信道传输具有无条件优越性（Unconditional advantage）。
量子隐形传态实现无条件优越性
光子是远距离量子信息传输的理想载体，但在光纤或自由空间中会因损耗随距离指数增长而迅速衰减（例如光纤每百公里约损耗15–20 dB），这是量子通信的核心挑战。
量子隐形传态（Quantum teleportation）理论上可以绕过这一限制，因为它不直接传输光子本身，而是依赖预先共享的纠缠资源与经典通信来实现量子态转移。然而，纠缠资源的远程制备同样受到信道损耗制约，传统纠缠分发效率极低。
针对这一瓶颈，研究团队提出并实现了一种全光学纠缠交换方案：利用三对自发参量下转换（SPDC）纠缠光子源，在远端与中继节点结合两次贝尔态测量（BSM），实现事件触发的纠缠建立，并有效抑制多光子噪声，提高纠缠分发的可用性。
实验方案
实验结果表明，在等效100公里（约15 dB损耗）信道条件下，该方案实现约82%的纠缠预告效率与0.775的纠缠保真度。在此基础上进一步完成单光子量子隐形传态，传输效率较直接传输提升约2.95倍，保真度达到0.826，并显著超过经典极限（2/3）。
简而言之，这项工作首次在实验上证明了量子隐形传态不仅能“绕过”信道损耗的理论限制，而且在现实的非理想条件下也能实现真正的无条件优越性。这是九章团队继量子计算优越性[Science 370, 1460–1463 (2020)]与量子精密测量优越性[Phys. Rev. Lett. 130, 070801 (2023)]之后，在量子信息科学中实现的又一类优越性突破。
从科研到教学：量子隐形传态实验系统
得益于团队在量子隐形传态研究领域长期的深耕与积累，我们成功打通了从前沿实验到教学验证的链路。目前，基于SPDC纠缠光源的量子隐形传态过程，已可在我们的量子隐形传态实验系统中进行演示与验证。
量子隐形传态实验系统
实验系统基于自发参量下转换（SPDC）产生偏振纠缠光子对，对其中一个光子制备任意偏振态并经Mach-Zehnder干涉仪调制后，与另一光子进行联合贝尔态测量，利用路径-偏振混合自由度实现四个贝尔态的完全区分；根据测量结果对另一光子做相应操作完成远程量子态重构，从而实现量子隐形传态过程的完整实验链路。
系统在稳定实现纠缠光子对输出的同时，可对量子态关联特性、贝尔不等式违背以及传输末态保真度进行测量与分析，使相关物理过程能够被直接观测与验证。
在关键性能方面，系统具备高亮度（单路>1×10⁵ cps）、高纠缠产出（>5×10³ cps）、显著的量子非局域性（Bell不等式违背值>2.4）及高保真度（末态保真度>0.6）等核心性能。这些关键指标已足以直观呈现量子隐形传态的实验全貌。
总体而言，该系统将量子隐形传态过程中的关键物理机制转化为可重复、可测量的实验过程，使纠缠产生、量子态编码与远程重构等核心环节得到直观呈现，为量子信息基础研究与相关教学实验提供了稳定的实验平台支撑。
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