中国科学院
我国量子研究领先世界
文章来源:光明日报 李陈续     发布时间:2017-06-17

图为美国《科学》杂志封面。新华社记者 金立旺摄

  不难想象,用一个普通的储蓄罐在旋转中把从500公里高空扔下的硬币准确接住应该有多难——我国“墨子号”量子卫星成功完成的星地双向量子纠缠分发,就属于这种超难度的科学实验。6月16日上午,中国科学技术大学潘建伟教授领衔的研究团队发布成果:“墨子号”实现千公里级量子纠缠分发,首次实现了严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验。

  “很明显他们是量子卫星的世界领跑者。”加拿大滑铁卢大学量子项目成员托马斯·詹内怀恩盛赞中国科学家的最新进展——当地时间16日出版的国际权威学术期刊《科学》杂志,以封面论文的形式发表了中国科学家的成果,托马斯·詹内怀恩是杂志邀请的评价这一成果的专家。国际科学界认为,中国量子卫星克服了超安全通信的主要障碍。量子卫星探针实现了创纪录的远距离量子纠缠,这能够实现基于量子技术下的数据加密传输。发射后仅仅数月,世界上首颗量子通信卫星就已经达到了它最具雄心的目标之一。

  量子纠缠是奇特的量子力学现象。通俗地说,两个(或多个)粒子共同组成的量子状态,粒子之间就像有心灵感应,无论相隔多远,一个粒子变化,其他粒子也会改变,爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。但是,如何验证量子纠缠在更远的距离上是否仍然存在?会不会受到引力等其他因素的影响?一直是科学家面对的难以逾越的难题。由于受地球环境与光纤通信质量以及量子中继器技术进展的限制,潘建伟等中国科学家虽然从本世纪初以来多次创造量子纠缠分发的“世界纪录”,但实验水平也只停留在百公里的距离。

  “解决这一问题的一个有效办法就是利用卫星向地面分发。”潘建伟指出,作为世界首颗量子科学实验卫星,“墨子号”星地纠缠分发的传输衰减仅是同样长度地面光纤衰减的万亿分之一。在中国科学院空间科学战略性先导科技专项支持下,潘建伟、彭承志团队联合中科院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院等多家科研机构,分工合作,攻克难关,成功利用“墨子号”量子科学实验卫星平台,实现了人类在空间物理研究的重大突破。

  潘建伟介绍,星地量子纠缠分发实验,是“墨子号”卫星的三大科学实验任务之一,其余两项任务是高速地星量子密钥分发和星地量子隐形传态。目前,这三大任务的在轨数据测量均已完成,预计年内会有更多成果问世。

  (原载于《光明日报》 2017-06-17 01版)

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