世界首次實現千公里級量子糾纏分發

    我量子通信重大突破

    【本報特約記者謝意合肥十六日電】中國科學技術大學潘建偉教授及其同事彭承志等組成的研究團隊今日宣佈，在中國科學院空間科學戰略性先導科技專項的支持下，利用“墨子號”量子科學實驗衛星在國際上率先成功實現了千公里級的星地雙向量子糾纏分發，並於此基礎上實現了空間尺度下嚴格滿足“愛因斯坦定域性條件”的量子力學非定域性檢驗，在空間量子物理研究方面取得重大突破。

    國際權威學術期刊《科學》以封面論文的形式發表了該成果，審稿人稱該成果是“兼具潛在實際應用和基礎科學研究重要性的重大技術突破”。

    提高了一個數量級

    量子糾纏是指兩個或多個粒子共同組成的量子狀態，無論粒子之間相距多遠，測量其中一個粒子必然影響其他粒子，就像有“心靈感應”。愛因斯坦稱這種現象為“鬼魅般的超距作用”。

    中國科學技術大學教授潘建偉解釋，量子糾纏非常脆弱，會隨着光子在光纖內或地表大氣中的傳輸距離而衰減，以往的量子糾纏分發實驗只停留在百公里的距離。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。

    去年八月十六日，中國成功發射“墨子號”，衛星的科學任務之一是“雙向星地量子糾纏分發，實現大尺度量子非定域性檢驗”。當“墨子號”過境時，它同時與青海德令哈站和雲南麗江站兩個地面站建立光鏈路，量子糾纏光子對從衛星到兩個地面站的總距離平均達二千公里，並以每秒一對的速度在地面相距超過一千二百公里的兩個站之間建立量子糾纏。

    量子通信邁向實用

    潘建偉介紹，在實現千公里級星地雙向量子糾纏分發的基礎上，還實現空間尺度下嚴格滿足“愛因斯坦定域性條件”的量子力學非定域性檢驗。

    潘建偉表示，此次所獲成果象徵着量子通信向實用邁進一步，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。

    信息安全終極武器

    據悉，下一步，潘建偉團隊希望發射更強力的衛星，在白天實現遠距離量子糾纏分發。

    此外，該團隊還計劃在中國和奧地利之間實現洲際量子密鑰分發。

    量子糾纏分發，就是將一對有“感應”的量子分置於兩地。這尤其適用於保密通信，在此基礎上的量子通信技術被譽為信息安全的“終極武器”。