中國量子衛星實現「一步千里」

本報合肥6月16日訊（記者 方夢宇）今天，中國科學技術大學教授潘建偉等組成的研究團隊宣布，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。

從百公里到千公里，「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。這一成果已於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》上。

量子糾纏是奇特的量子力學現象。通俗講，兩個處於糾纏狀態的量子就像有「心靈感應」，無論相隔多遠，一個量子狀態變化，另一個也會改變。愛因斯坦稱之為「遙遠的幽靈活動」。

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「終極武器」。

潘建偉解釋，量子糾纏非常脆弱，會隨著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。星地間的自由空間信道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」。

2016年8月16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2000公里，並以每秒1對的速度在地面相距超過1200公里的兩個站之間建立量子糾纏。

潘建偉介紹，「墨子號」量子科學實驗衛星在國際上率先實現千公里級的量子糾纏分發，並在此基礎上首次實現空間尺度嚴格滿足「愛因斯坦定域性條件」的量子力學非定域性檢驗，為未來開展大尺度量子網路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。

「這是量子衛星上天以來迄今為止發布的最大成果。」「墨子號」科學應用系統總設計師彭承志說，除了量子糾纏分發實驗外，「墨子號」的其他科學實驗任務，包括高速星地量子密鑰分發、地星量子隱形傳態等，也在緊張進行中，預計今年會有更多的科學成果陸續發布。

《科學》雜誌在一份簡介中將這項中國科學家獨立完成的工作稱為「一項里程碑式的研究」。幾位論文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「毫無疑問將在學術界和廣大社會公眾中產生非常巨大的影響」。

【背景鏈接】

量子衛星「墨子號」是中國自主研製的世界上首顆空間量子科學實驗衛星，於2016年8月16日發射升空，是中科院空間科學先導專項首批科學實驗衛星之一。

量子衛星的主要目標之一是進行星地高速量子密鑰分發實驗，並在此基礎上進行廣域量子密鑰網路實驗，以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破。同時，量子衛星在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態實驗，將使人類首次具有在空間尺度開展量子科學實驗的能力，成為我國在基礎物理學領域對世界的又一重要貢獻。

《中國教育報》2017年06月17日第1版

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