圖為美國《科學》雜志封面。新華社記者 金立旺 攝
新華社華盛頓6月15日電(記者林小春 黃堃)從百公里到千公里,中國“墨子號”量子衛星將量子糾纏分發的世界紀錄提高了一個數量級。
15日發布的美國《科學》雜志封面上,“墨子號”從星空向地面發出兩道光,宛如兩條長腿跨出一大步,也象徵量子通信向實用邁近一大步。雜志刊發了中國科學技術大學教授、量子衛星項目首席科學家潘建偉等人的論文。
量子糾纏是奇特的量子力學現象。通俗地説,兩個處于糾纏狀態的量子就像有“心靈感應”,無論相隔多遠,一個量子狀態變化,另一個也會改變。愛因斯坦稱之為“鬼魅般的遠距作用”。
量子糾纏分發,就是將一對有“感應”的量子分置于兩地。這尤其適用于保密通信,在此基礎上的量子通信技術被譽為信息安全“終極武器”。
潘建偉對新華社記者説:“這項工作為未來開展大尺度量子網絡和量子通信實驗研究,以及開展外太空廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的實驗檢驗奠定了可靠的技術基礎。”
《科學》雜志在一份簡介中將這項中國科學家獨立完成的工作稱為“一項裏程碑式的研究”。論文審稿人認為,這一成果是“兼具潛在實際應用和基礎科研重要性的重大技術成就”、“毫無疑問將在學術界和廣大社會公眾中産生非常巨大的影響”。
這篇題為《基于衛星的糾纏分發距離超過1200公里》的論文説,通過“墨子號”向地面發射光子,每對處于糾纏狀態的光子中的一個發向青海德令哈站,另一個發向雲南麗江站,兩個地面站之間的距離達到1203公里。這是世界上首次實現千公里量級的量子糾纏。
“墨子號”科學應用係統總設計師彭承志説:“這是量子衛星上天以來迄今為止發布的最大成果。”
要讓量子通信實用化,需要實現量子糾纏的遠距離分發。但量子地面傳輸無論通過光纖或大氣都有較大信號損耗,此前國內外地面實驗的分發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星向地面分發。作為世界首顆量子科學實驗衛星,“墨子號”星地糾纏分發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技術的一個真正突破,”美國麻省理工學院凱克極限量子資訊理論中心主任塞思·勞埃德告訴新華社記者,“這項實驗表明遠距離量子通信確實在技術上可行,讓人們看到了在不久的未來構建遠端量子通信的希望。”
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