中國科學家實現超長距離的量子糾纏分發：1203公里

credit: 銳景創意

「量子糾纏」雖然詭異，但卻取得了不少進展。最近，中國科技大學上海研究院的科學家成功通過衛星實現了超過1200公里的量子糾纏分發——向兩個相距1203公里的地面站發送了兩個糾纏光子，打破了原先100多公里的記錄。對檢測量子物理和量子網路而言，遠距離的糾纏分發至關重要。

量子糾纏是一種奇特的物理現象，指的是兩個粒子無論相隔多遠都能產生關聯，能夠瞬間互相影響對方。舉例而言，如果我們使其中一個粒子順時針旋轉，那麼另一個粒子必定會逆時針旋轉，無論它們相距1厘米、還是相隔整個宇宙。如今，量子糾纏已成為人們探索遠距離傳輸信息的關鍵。

但在此之前，物理學家只實現了100多公里的量子糾纏分發，因為實現遠距離糾纏非常棘手——無論通過光纖還是大氣，粒子都容易在傳輸過程中丟失。為解決此問題，科學家傷透了腦筋。有人提出將傳輸線分割為好幾段，在光纖中交換、提煉、儲存量子信息。這聽起來不錯，但在實際應用中，使上述元素無縫銜接依然很難。

如今，中國團隊想出了更好的辦法。他們採用激光束和衛星技術，實現全球量子網路。他們藉助「墨子號」——去年發射的全球首台量子衛星，用糾纏光子和中國境內三個地面站進行通訊。其中，地面站彼此相隔約1200公里，距離軌道衛星500-2000公里。他們採用分束器，將激光束分為不同極性的兩束，其中一束用於發送糾纏光子，另一束用於接收光子。在長途旅行中，光子保持著糾纏，並成功被相隔1200公里的地面站所接收。

實驗結果證實了量子糾纏的非定域性。此外，這項基於衛星的新方法將連接效率提升了12-17個數量級！它的優勢在於衛星能夠輕易覆蓋兩個相隔數千公里的地面接收站。由於大部分傳輸路徑是真空的，因此過程中幾乎不會損失粒子。即便人們將來能夠製造出完美光纖，此方式依舊能將效率提升4-8個數量級。

從優質通訊網路到安全支付系統，量子糾纏分發具有廣泛應用。

本文譯自 sciencealert，由譯者 蛋花 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
原作者Gemma Conroy

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