中國量子衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)“一步千里”的世界跨越

寧德網(wǎng)

新華社消息 (記者 林小春 黃堃) 從百公里到千公里，中國“墨子號”量子衛(wèi)星將量子糾纏分發(fā)的世界紀(jì)錄提高了一個數(shù)量級。

15日發(fā)布的美國《科學(xué)》雜志封面上，“墨子號”從星空向地面發(fā)出兩道光，宛如兩條長腿跨出一大步，也象征量子通信向?qū)嵱眠~近一大步。雜志刊發(fā)了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、量子衛(wèi)星項目首席科學(xué)家潘建偉等人的論文。

量子糾纏是奇特的量子力學(xué)現(xiàn)象。通俗地說，兩個處于糾纏狀態(tài)的量子就像有“心靈感應(yīng)”，無論相隔多遠(yuǎn)，一個量子狀態(tài)變化，另一個也會改變。愛因斯坦稱之為“鬼魅般的遠(yuǎn)距作用”。

量子糾纏分發(fā)，就是將一對有“感應(yīng)”的量子分置于兩地。這尤其適用于保密通信，在此基礎(chǔ)上的量子通信技術(shù)被譽(yù)為信息安全“終極武器”。

潘建偉對新華社記者說：“這項工作為未來開展大尺度量子網(wǎng)絡(luò)和量子通信實(shí)驗(yàn)研究，以及開展外太空廣義相對論、量子引力等物理學(xué)基本原理的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。”

《科學(xué)》雜志在一份簡介中將這項中國科學(xué)家獨(dú)立完成的工作稱為“一項里程碑式的研究”。論文審稿人認(rèn)為，這一成果是“兼具潛在實(shí)際應(yīng)用和基礎(chǔ)科研重要性的重大技術(shù)成就”、“毫無疑問將在學(xué)術(shù)界和廣大社會公眾中產(chǎn)生非常巨大的影響”。

這篇題為《基于衛(wèi)星的糾纏分發(fā)距離超過1200公里》的論文說，通過“墨子號”向地面發(fā)射光子，每對處于糾纏狀態(tài)的光子中的一個發(fā)向青海德令哈站，另一個發(fā)向云南麗江站，兩個地面站之間的距離達(dá)到1203公里。這是世界上首次實(shí)現(xiàn)千公里量級的量子糾纏。

“墨子號”科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計師彭承志說：“這是量子衛(wèi)星上天以來迄今為止發(fā)布的最大成果。”

要讓量子通信實(shí)用化，需要實(shí)現(xiàn)量子糾纏的遠(yuǎn)距離分發(fā)。但量子地面?zhèn)鬏敓o論通過光纖或大氣都有較大信號損耗，此前國內(nèi)外地面實(shí)驗(yàn)的分發(fā)距離一直停留在百公里量級。

解決這個問題的一個有效辦法就是利用衛(wèi)星向地面分發(fā)。作為世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，“墨子號”星地糾纏分發(fā)的傳輸衰減僅是同樣距離地面衰減的萬億分之一。但這種方式對精度要求極高，好比從萬米高空飛機(jī)上扔下一連串硬幣，在地面用存錢罐接住。

“這項工作是糾纏分發(fā)技術(shù)的一個真正突破，”美國麻省理工學(xué)院凱克極限量子信息理論中心主任塞思·勞埃德告訴新華社記者，“這項實(shí)驗(yàn)表明遠(yuǎn)距離量子通信確實(shí)在技術(shù)上可行，讓人們看到了在不久的未來構(gòu)建遠(yuǎn)程量子通信的希望。”