Ett godtyckligt okänt kvanttillstånd kan inte mätas exakt eller replikeras perfekt 1. Kvantteleportering gör det dock möjligt att på ett tillförlitligt sätt överföra okända kvanttillstånd från ett objekt till ett annat över långa avstånd 2, utan fysisk resa av själva objektet. Långdistansteleportering är en grundläggande del av protokoll såsom storskaliga kvantnät 3,4 och distribuerad kvantberäkning 5, 6. Men de avstånd över vilka överföring uppnåddes i tidigare teleporteringsförsök, som använde optiska fibrer och markbundna frirymdskanaler [7] [8] [9] [10] [11] [12], begränsades till cirka 100 kilometer på grund av fotonförlusten av dessa kanaler. För att förverkliga en global skala "quantum internet" 13 måste utbudet av kvantteleportering utökas avsevärt. Ett lovande sätt att göra detta innebär att använda satellitplattformar och rymdbaserade länkar, som kan ansluta två fjärrpunkter på jorden med kraftigt minskad kanalförlust eftersom de flesta av utbredningsvägen för fotonerna är i tomrum. Här rapporterar vi kvantteleportering av oberoende enkelfoton från ett markobservatorium till en låg-Earthorbit satellit, genom en upplänkskanal, över avstånd på upp till 1.400 kilometer. För att optimera effektiviteten av länken och för att motverka den atmosfäriska turbulensen i upplänken, använder vi en kompakt ultrabright källa till insnärjda fotoner, en smal stråle divergens och hög bandbredd och hög noggrannhet förvärva, peka och spårning. Vi visar framgångsrik kvantteleportering av sex indatatillstånd i ömsesidigt opartiska baser med en genomsnittlig trohet på 0,80 ± 0,01, långt över den optimala state-skattning trohet på en enda kopia av en qubit (den klassiska gränsen). Vår demonstration av en jord-till-satellit-upplänk för tillförlitlig och ultra-långdistans kvantteleportering är ett viktigt steg mot ett globalt kvantinternet. I vårt experiment, är det kvanttillstånd som skall teleporteras polari zation av en enda foton:  på 1 = α på H på 1 + β på V på 1, där α och β är okända komplexa tal som uppfyller  och 2 +  till β på 2 = 1, och  till H på V på ett sätt som betecknar de horisontella och vertikala polariseringstillstånden, respektive, som kan användas för att koda de grundläggande logiktillstånden  på 0 och  på 1 på en kvantbit (qubit), och underskriften "1" etiketter fotonen. En sådan enda qubit genereras på ett observatorium markstation i Ngari, Tibet (32° 19′ 33.07′′ N, 80° 1′ 34.18′′ E, höjd 5.047 m), i syfte att teleportera den till Micius satellit som lanserades från Kina den 16 augusti 2016 till en höjd av ca 500 km. Satelliten flyger längs en Sunsynkron omlopp; det vill säga den passerar över varje given punkt på Jordens yta vid samma lokala soltid (00:00). Quantum teleportation 2 bygger på att använda både en klassisk kanal och en kvantkanal (entangling), som delas mellan de två kommunicerande parterna; vi hänvisar till dessa parter som Ngari och Micius. Den insnärjda tillstånd av ett par fotoner kan skrivas som, En av de fyra maximal entan gled twoqubit Bell stater (här foton 2 är på Ngari och foton 3 är vid satelliten). Ngari utför en gemensam mätning på fotonen som ska teleporteras (foton 1) och en av fotonerna från det insnärjda paret (foton 2), projicering dem i en av de fyra Bell stater. När Bellstate mätning ger, den andra fotonen från entan gled par (foton 3) bär exakt önskat tillstånd. Om en annan Bell-stat,  ska, upptäcks, då är tillståndet för foton 3 motsvarar det ursprungliga tillståndet för foton 1, upp till en enhetlig π fasförskjutning i databehandling. Den experimentella förverkligandet av kvantteleportering av en independent singel foton nödvändiggör samtidigt skapandet av två insnärjda foton par 15 och högsynlighet kvantinterferens mellan dem 7. Den multifoton slumptal är flera storleksordningar lägre än i typiska enstaka eller tvåfoton experiment. På grund av komplexiteten i multifoton setup för spacetogroundscale kvantteleportation, väljer vi upplänk konfiguration (Fig. 1a) där sändaren (Ngari) placeras i markstationen och mottagaren (Micius) är i satelliten. För att maximera räkningshastigheten i experimentet förbereder vi kompakta och ultrabright fyrfotonkällor (Fig. 1b)................................................................................................ Ultraviolett femtosekundpulser (med en central våglängd på 390 nm, en pulsbredd på 160 fs och en repetitionshastighet på 80 MHz) från en modellerad Ti:sapphire laser passerar genom två vismutboratkristaller (BiBO) för att generera två par fotoner. Det första paret genereras via kollinjär spontan parametrisk nedkonvertering (SPDC), varigenom en av fotonerna detekteras som en utlösare för att förebåda närvaron av foton 1 (räkningshastighet 5,7 × 10 5 s −1), vars tillstånd ska teleporteras. Med hjälp av en halvvågsplatta (HWP) och en kvartsvågsplatta (QWP) kan det initiala polariseringstillståndet för foton 1 förberedas godtyckligt. Den andra BiBO-kristallen var anpassad för icke-kollinjär SPDC 16 och förbereddes i det frekvensokorrelerade polarisationentanglade tillståndet  på plats + 23, med en räkningsfrekvens på 1 × 10 6 s −1 och en trohet på 0,933 mätt på marken (se Metoder). För att realisera Bellstate-mätningen är fotonerna 1 och 2 sedan överspolade på en polariserande splitter (PBS), som överför H och speglar V-polarisering. Efter PBS, väljer vi de händelser som korre spond till varje utgång som detekterar en foton, vilket är möjligt endast om de två fotonerna har samma polarisering- på 1 H på 2 eller V på 1 V på så sätt projicerar vågfunktionen in i ett subrymd av  på  och vis.
I REF visade författarna kvantteleportering av oberoende enfoton qubits över 1.400 kilometer.
Ground-to-satellite quantum teleportation
{'venue': 'Nature', 'journal': 'Nature', 'mag_field_of_study': ['Physics', 'Medicine']}