中国“墨子号”量子卫星首次实现千公里量级量子纠缠

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2018-05-31

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中国“墨子号”量子卫星首次实现千公里量级量子纠缠

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量子纠缠是奇特的量子力学现象。 通俗地说,两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”,无论相隔多远,一个量子状态变化,另一个也会改变。 爱因斯坦称之为“鬼魅般的远距作用”。

量子纠缠分发,就是将一对有“感应”的量子分置于两地。

这尤其适用于保密通信,在此基础上的量子通信技术被誉为信息安全“终极武器”。 潘建伟对新华社记者说:“这项工作为未来开展大尺度量子网络和量子通信实验研究,以及开展外太空广义相对论、量子引力等物理学基本原理的实验检验奠定了可靠的技术基础。 ”《科学》杂志在一份简介中将这项中国科学家独立完成的工作称为“一项里程碑式的研究”。

论文审稿人认为,这一成果是“兼具潜在实际应用和基础科研重要性的重大技术成就”、“毫无疑问将在学术界和广大社会公众中产生非常巨大的影响”。 这篇题为《基于卫星的纠缠分发距离超过1200公里》的论文说,通过“墨子号”向地面发射光子,每对处于纠缠状态的光子中的一个发向青海德令哈站,另一个发向云南丽江站,两个地面站之间的距离达到1203公里。 这是世界上首次实现千公里量级的量子纠缠。 “墨子号”科学应用系统总设计师彭承志说:“这是量子卫星上天以来迄今为止发布的最大成果。 ”要让量子通信实用化,需要实现量子纠缠的远距离分发。

但量子地面传输无论通过光纤或大气都有较大信号损耗,此前国内外地面实验的分发距离一直停留在百公里量级。

解决这个问题的一个有效办法就是利用卫星向地面分发。

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距离地面衰减的万亿分之一。

但这种方式对精度要求极高,好比从万米高空飞机上扔下一连串硬币,在地面用存钱罐接住。 “这项工作是纠缠分发技术的一个真正突破,”美国麻省理工学院凯克极限量子信息理论中心主任塞思·劳埃德告诉新华社记者,“这项实验表明远距离量子通信确实在技术上可行,让人们看到了在不久的未来构建远程量子通信的希望。

”外国专家震惊加拿大卡尔加里大学物理学家沃夫冈·迪塔尔(WolfgangTittel,领导另一量子研究团队)表示,“我已经被中国团队的结果震惊了,我个人之前看到量子卫星发射后,并不确定能获得什么结果”,也不确定他们是否能用它实现技术突破。 与潘建伟团队相比,加拿大的量子加密和科学卫星团队采取了较为简单的实验方法,他们在地面制造量子纠缠,并将其发射到卫星上。

他们上周发表文章称,成功将量子发射到了10公里高空的飞行器上。 加拿大滑铁卢大学(theUniversityofWaterloo)量子项目成员托马斯·詹内怀恩(ThomasJennewein)表示,他们的团队以及世界上的其他团队现在正在追赶中国团队,“很明显他们是量子卫星的世界领跑者。

”潘建伟说,目前主要的挑战是,如何在白天,光量子非常多的情况下,分辨并接收到量子卫星的信号,以实现量子通信。 潘建伟表示,除了量子密钥和通信实验之外,他们还将运用“墨子号”测试重力对于量子纠缠形态的影响。

他们还将在两年内发射另一颗量子卫星。 其他同事认为这个想法太雄心勃勃了,因为这意味着两套在太空中的量子发射系统,可能实现宇宙中的量子纠缠。

  图为停在圣彼得堡街道的S-400导弹系统。

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