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中科大教授潘建伟团队宣布,我国空间量子物理研究取得重大突破

中国量子卫星实现“一步千里”

发布时间:2017-06-17 作者:记者 方梦宇     

本报合肥6月16日讯(记者 方梦宇)今天,中国科学技术大学教授潘建伟等组成的研究团队宣布,在中国科学院空间科学战略性先导科技专项的支持下,利用“墨子号”量子科学实验卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发,并于此基础上实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验,在空间量子物理研究方面取得重大突破。

从百公里到千公里,“墨子号”量子卫星将量子纠缠分发的世界纪录提高了一个数量级。这一成果已于6月16日以封面论文的形式发表在国际权威学术期刊《科学》上。

量子纠缠是奇特的量子力学现象。通俗讲,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“遥远的幽灵活动”。

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”。

潘建伟解释,量子纠缠非常脆弱,会随着光子在光纤内或地表大气中的传输距离而衰减,以往的量子纠缠分发实验只停留在百公里的距离。星地间的自由空间信道在远程量子通信中比光纤更具可行性,“结合卫星的帮助,可以在全球尺度上实现超远距离的量子纠缠分发”。

2016年8月16日,中国成功发射“墨子号”,卫星的科学任务之一是“双向星地量子纠缠分发,实现大尺度量子非定域性检验”。当“墨子号”过境时,它同时与青海德令哈站和云南丽江站两个地面站建立光链路,量子纠缠光子对从卫星到两个地面站的总距离平均达2000公里,并以每秒1对的速度在地面相距超过1200公里的两个站之间建立量子纠缠。

潘建伟介绍,“墨子号”量子科学实验卫星在国际上率先实现千公里级的量子纠缠分发,并在此基础上首次实现空间尺度严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验,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。

“这是量子卫星上天以来迄今为止发布的最大成果。”“墨子号”科学应用系统总设计师彭承志说,除了量子纠缠分发实验外,“墨子号”的其他科学实验任务,包括高速星地量子密钥分发、地星量子隐形传态等,也在紧张进行中,预计今年会有更多的科学成果陆续发布。

《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”。几位论文审稿人称赞该成果是“兼具潜在实际现实应用和基础科学研究重要性的重大技术突破”,并断言“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”。

    【背景链接】

量子卫星“墨子号”是中国自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星,于2016年8月16日发射升空,是中科院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一。

量子卫星的主要目标之一是进行星地高速量子密钥分发实验,并在此基础上进行广域量子密钥网络实验,以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破。同时,量子卫星在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验,将使人类首次具有在空间尺度开展量子科学实验的能力,成为我国在基础物理学领域对世界的又一重要贡献。

《中国教育报》2017年06月17日第1版 

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