“墨子號”率先實現千公里級量子糾纏分發

經濟日報合肥6月16日電 （記者沈慧）1203公里！今天，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，聯合中國科學院上海技術物理研究所王建宇研究組等對外宣佈，其利用“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。相關成果於6月16日以封面論文的形式發表在國際權威學術期刊《科學》雜誌上。這為將來發展一種基於量子糾纏的量子保密通信奠定了基礎。

量子糾纏“鬼魅般的超距作用”在更遠的距離上是否仍然存在，如何實現？早在2003年，潘建偉團隊提出了利用衛星實現遠距離量子糾纏分發的方案。“因為星地間的自由空間信道損耗小，在遠程量子通信中比光纖更具可行性，結合衛星的幫助可以在全球尺度上實現超遠距離的量子糾纏分發。”潘建偉解釋。

在此基礎上，潘建偉團隊於2005年在國際上首次實現了水平距離13公里（大於大氣層垂直厚度）的自由空間雙向量子糾纏分發。2010年，又在國際上首次實現了基於量子糾纏分發的16公里量子態隱形傳輸。“通過‘墨子號’向地面發射光子，每對處於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。”潘建偉表示。

這一重要成果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。正因為此，《科學》雜誌幾位審稿人稱讚該成果是“兼具潛在實際現實應用和基礎科學研究重要性的重大技術突破”，並斷言“絕對毫無疑問將在學術界和廣大的社會公眾中產生非常巨大影響”。

據瞭解，除了量子糾纏分發實驗外，“墨子號”量子科學實驗衛星的其他重要科學實驗任務，包括高速星地量子密鑰分發、地星量子隱形傳態等，也在緊張順利地進行中，預計今年會有更多的科學成果陸續發佈。