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嘉兴在线新闻网     2017-10-18 06:25:57     手机看新闻    我要投稿     飞信报料有奖
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原标题:量子通信史诗级实验:千里传“感应”(图)

6月15日,在乌鲁木齐南山观测站,“墨子号”量子科学实验卫星过境,科研人员在做实验(合成照片)。

新华社 图

宛如两条长腿在世界上率先跨出千公里级的量子纠缠分发记录,中国“墨子号”量子卫星从星空中向地球发出的两道光束,再次振动了全球科技界。

因这一史诗级实验成果,“墨子号”登上了《科学》杂志封面。这到底是什么神奇的成果,引发全球关注?

潘建伟教授等人组成的中国科学院联合研究团队16日在合肥宣布,全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”日前取得重大科研成果:首次实现千公里级别的“量子纠缠”。这一成果回答了爱因斯坦关于量子力学的“百年之问”。

量子纠缠分发提高到

千公里量级

“墨子号”在相距1203公里的德令哈站和云南丽江站之间实现量子纠缠分发,首次将量子纠缠分发的世界纪录从百公里提高到千公里量级。“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。”

量子纠缠是一种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”,无论相隔多远都可瞬间互相影响,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。

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传输距离一直停留在一百公里量级。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,位置、角度、接收顺序需丝毫不差。

中国量子通信向实用迈进

从百公里级到千公里级,中国量子卫星的成就,让量子通信向实用化迈进了一大步,并从技术上验证了构建全球量子通信网络的可行性。未来,利用卫星的中转,甚至可以实现地面上相距数千公里甚至覆盖全球的广域量子保密通信。

在量子保密通信中,由于量子的不可分割、不可克隆和测不准的特性,所以一旦存在窃听就必然会被发送者察觉并规避。

正如中国量子卫星项目首席科学家潘建伟所说,如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”,那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就,海量信息将在其中来去如影,并且“无条件”安全。

最前沿的科学在初期看上去都像魔法。电磁波、极光、晶体管、核磁共振等许多一开始看似枯燥无味或高深难懂的基础研究和实验,却催生了后来不少改变社会的重大发明。这次量子纠缠分发实验,也正是这样一项兼具潜在实际应用和基础科研重要性的重大技术成就,赢得了国际同行的高度评价。

各方声音

“这是一个英雄史诗般的实验”

《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突破”、“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”。

美国波士顿大学量子技术专家亚历山大·谢尔吉延科:“这是一个英雄史诗般的实验,因为有许多不利因素可能破坏这个里程碑式实验中光子纠缠的量子性质,这对研究人员很不利。中国研究人员的技巧、坚持和对科学的奉献应该得到最高的赞美与承认。”

美国麻省理工学院量子技术专家塞思·劳埃德:“这项工作是纠缠分发技术的一个真正突破。通过分发源于卫星的高精度纠缠源的纠缠光子,这些作者在相隔1200公里的两个光子之间建立起纠缠状态,这个距离的量级远高于之前的实验。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。”

评论

在“第二次量子革命”中奋勇争先

从量子卫星到量子计算机,再到这一最新成果,近年来我国科学家接连在量子研究领域取得世界级领先成果,在“第二次量子革命”中站到了前沿。

自上世纪初量子力学理论提出以来,不断获得实验支持,催生了激光、晶体管、全球卫星定位系统等一系列改变世界面貌的重大发明,被称为“第一次量子革命”。新世纪以来,世界主要国家纷纷制定计划、投入巨资,把量子科学作为未来的战略制高点,“第二次量子革命”大幕拉开。

我国量子科研起步较晚,但近年来随着国家大力实施创新驱动战略,重点布局,在多个领域连续取得突破性进展,一些研究已经占据全球先机。据新华社

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来源:嘉兴在线—嘉兴日报    作者:摄影 记者 冯玉坤    编辑:李源    责任编辑:胡金波
 
 
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