量子隐态传输和量子密钥分发是非常重要的通信方案，这些技术的实现离不开量子纠缠。制备和分发纠缠态，面临的一大重要挑战是避免量子退相干。所谓的量子退相干，是指由量子系统与周围环境或者实验装置相互作用而导致系统变为非相干态。

事实上，在长程通信中，现实环境是会干扰观测系统的，出现退相干现象，这使得系统的纠缠模式逐渐消失，那么信息的传递就失败了？补救的方式之一是——纠缠纯化：具体地说，我们得到的一系列纠缠态，由于环境影响都存在不同程度的退相干，也就是混态，我们将其称为混态系综，从这个混态系综里面找一个子系综（注意不是子系统），这个子系综是“纯度”较高的纠缠态。

还有一个听起来很相似的概念——纠缠浓缩，是指从非最大纠缠纯态中提取最大纠缠态的过程，请注意这个概念是针对纠缠纯态而言的；利用纠缠纯化和纠缠浓缩可以帮助实现安全高效的量子通信；那么它们的衡量方式就是获得尽可能高的保真度；

所以，我们需要高保真的量子纠缠来保证信息的传输质量。为了降低环境对纠缠态的影响，我们又需要纠缠纯化技术。

那么光有纠缠纯化、浓缩技术，还是不够的。我们知道，量子通信的“实物载体”是光子，光子是目前已知的，与环境耦合作用最弱的粒子之一，这一特性使得它成为信息传输的理想载体。光纤通信中，传输过程仍然存在损耗，且距离越长损耗越大。科学家们提出量子中继。简单地说，将远距离传输划分为多个短距离传输，每一段的中间用量子中继连接，解决信号衰减问题。量子中继、纠缠纯化等诸多技术的配合，才能解决长程量子通信等棘手的困难。

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参考文献：

【1】张永德.量子信息物理[M].北京：科学出版社，2005.

【2】Bennett C H, Bernstein H J, Popescu S, Schumacher B. Phys. Rev. A, 1996, 53: 2046.

【3】Bennett C H, Brassard G, Popescu S, Schumacher B, Smolin J A, Wootters W K. Phys. Rev. Lett., 1996, 76: 722.

封面引用：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.110.220502