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潘建伟团队论文再入《科学》杂志

“墨子号”助推中国量子卫星 量子纠缠实现千公里级

金华新闻客户端6月17日消息 记者 王健

昨天晚上,中央电视台新闻频道报道了由金华籍科学家潘建伟团队研发的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”的最近进展,“墨子号”去年8月16日升空,在太空中已经运行了好几个月,她最近传来了令人振奋的好消息——“墨子号”将量子纠缠分发的世界纪录提高了一个数量级,实现了“一步千里”。也是在昨天,中国量子卫星的照片霸占了美国《科学》杂志的封面,画面是“墨子号”从星空向地面发出两道光的图片,这两道光宛如两条长腿,象征量子通信向实用迈近一大步。这期《科学》还刊发了中国科学院院士、中国科学技术大学教授、量子卫星项目首席科学家潘建伟等人的论文。

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昨天晚上7点,潘建伟的爸爸妈妈在东阳的家中,坐在电视机前认真地收看了新闻,为儿子和团队的成就感到由衷的高兴。从电视和网络上获得儿子的最新消息,现在是这对幸福的老人最大的乐趣。潘妈妈对记者说,他们现在和儿子很少直接联系,电话也不敢打,就怕打扰他工作:“他忙,干的是大事。”他们老两口知道儿子的心愿,那就是做出世界上最好的技术,为中国的量子事业做贡献。作为父母,他们当然全力支持,如今,则是在家里好好地生活,保养好身体,少让孩子为自己操心。

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,一个量子状态变化,另一个也会改变。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,这尤其适用于保密通信,在此基础上的量子通信技术被誉为信息安全“终极武器”。

《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成就”“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”。

面对记者,潘建伟说:“这项工作为未来开展大尺度量子网络和量子通信实验研究,以及开展外太空广义相对论、量子引力等物理学基本原理的实验检验奠定了可靠的技术基础。”

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图为2016年12月22日,在云南丽江观测站,潘建伟(前排右二)、彭承志(后排右一)等科研人员正在做实验。

“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。”

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的分发距离一直停留在百公里量级。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发送减的万亿分之一。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。“这项工作是纠缠分发技术的一个真正突破。”美国麻省理工学院凯克极限量子信息理论中心主任塞思·劳埃德告诉记者:“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。”

这篇题为《基于卫星的纠缠分发距离超过1200公里》的论文说,通过“墨子号”向地面发射光子,每对处于纠缠状态的光子中的一个发向青海德令哈站,另一个发向云南丽江站,两个地面站之间的距离达到1203公里。这是世界上首次实现千公里量级的量子纠缠。

《科学》杂志16日正式出版,但在美国东部时间15日下午2时(北京时间16日凌晨2时)已提前在线发表。全球各大媒体的报道蜂拥而上:《华盛顿邮报》、《新闻周刊》、英国广播公司……还有在科学界知名的《自然》杂志新闻版块、《科学美国人》、《连线》杂志……

来源:金华日报 作者:社文部 王健 责任编辑:汪寒