央廣網北京6月17日消息（記者潘毅 王利）據中國之聲《新聞縱橫》報道，量子的概念最早由德國物理學家普朗克在1900年提出。通俗地說，量子是能表現出某個物質或物理量特性的最小單元，例如“光的量子”，也被稱為光子，指的是一定頻率的光的基本能量單位。當兩個量子發生“糾纏”，無論它們之間相隔多遠，一個變了，另一個也會“瞬變”，這種像“心靈感應”的神奇現象就是量子力學理論中的“量子糾纏現象”。
近百年前，作為量子力學的開創者之一，愛因斯坦也“百思不得解”，將這種現象稱為“鬼魅般的超距作用”。他認為或許是量子理論“還不完備”，雖然通過一代代學者的研究，但由於量子糾纏“太脆弱”，以往的實驗只停留在百公里距離，量子糾纏仍然存在“漏洞”。
昨天（16日），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宣佈，日前利用“墨子號”量子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，這個突破到底有多高的“技術含量”？這一成果未來有什麼用？
量子糾纏指的是兩個（或多個）粒子共同組成的量子狀態，無論粒子之間相隔多遠，測量其中一個粒子必然會影響其它粒子，這被稱為量子力學非定域性。中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉舉了個例子：如果有兩個粒子在某些時候會處於一種特殊的狀態，叫做量子糾纏態。比如有兩隻貓屬於活活+死死狀態的相干疊加，處於這種態之後，不管這兩隻貓相距多麼遙遠，測量其中一隻貓的狀態，如果發現這第一隻貓處於活的狀態，另外一個非常遙遠的貓也瞬間坍縮到活的狀態，如果第一隻貓處於死的狀態，很遙遠的貓也瞬間坍縮到死的狀態。
但是由於量子糾纏非常脆弱，會隨著光子在光纖內或者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。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？會不會受到引力等其它因素的影響？這些基本物理問題的驗證都需要實現上千公里甚至更遠距離的糾纏分發。潘建偉解釋，要做這樣非常困難，在光纖裡傳輸信號時，大概傳送一千公里時，每秒只能傳送10的負12次方的光子，在地面自由空間傳遞時又會受到地面的障礙物、地表區域的影響。
一直以來困擾科學界的量子糾纏分發距離限制，近日被中國科學家所攻克。潘建偉研究團隊利用“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，並在這一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。潘建偉介紹，“量子糾纏分發的時間在地面只能到百公里左右，這是以往的情況。利用衛星平臺，由於外太空沒有衰減和退相干，我們在衛星的幫助之下首次實現了超過一千兩百公里的量子糾纏分發。正因為有這技術的進步之後，我們首次實現了空間尺度的能夠嚴格滿足愛因斯坦定性條件的量子力學規律性檢驗。”
這一成果在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，得到了《科學》雜誌幾位審稿人的盛讚，他們紛紛表示，這一成果是“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”。潘建偉解釋，這一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。這個技術本質上有兩個潛在應用，第一將來在大尺度的量子網絡、和量子通信實驗裡這種技術非常必要。第二有了這個技術，我們可以在外太空開展量子非定域性的終極檢驗。
這次完成的星地量子糾纏分發是“墨子號”衛星的三大科學實驗任務之一，“墨子號”還肩負著其它重要科學實驗任務，包括高速星地量子密鑰分發、地星量子隱形傳態等。潘建偉說，今年內，“墨子號”還將持續給我們帶來驚喜。按照科學實驗任務的安排，我們有三項任務。高速星地量子密鑰分發的實驗和地星量子隱形傳態的科學實驗任務進展順利，預計今年稍後會有更多的科學成果發佈。