文/陳根

2016年8月16日，全球首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”——承載著率先探索星地量子通信可能性的使命，并將首次在空間尺度驗證量子理論的真實性——在中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，衛(wèi)星由長征二號丁運載火箭送入太空，飛行了約十一分半后與火箭分離，順利進入了太陽同步軌道。

量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉院士認(rèn)為，如果說地面量子通信構(gòu)建了一張連接每個城市、每個信息傳輸點的“網(wǎng)”，那么量子科學(xué)實驗衛(wèi)星就像一桿將這張網(wǎng)射向太空的“標(biāo)槍”。當(dāng)這張縱橫寰宇的量子通信“天地網(wǎng)”織就，海量信息將在其中來去如影，并且“無條件”安全。

可以說，量子通信系統(tǒng)的問世，點燃了建造“絕對安全”通信系統(tǒng)的希望。當(dāng)前，量子通信的實用化和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)成為各個大國爭相追逐的目標(biāo)。其中，遠(yuǎn)距離量子態(tài)傳輸通?？梢岳昧孔与[形傳態(tài)來實現(xiàn)，是構(gòu)建量子通信網(wǎng)絡(luò)的重要實現(xiàn)途徑之一，也是實現(xiàn)多種量子信息處理任務(wù)的必要元素。 

量子態(tài)傳輸距離在理論上可以是無窮遠(yuǎn)。然而，量子糾纏分發(fā)的距離和品質(zhì)會受到信道損耗、消相干等因素的影響，如何不斷突破傳輸距離的限制，一直是該領(lǐng)域的重要研究目標(biāo)之一。但“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星顯然提供了寶貴的糾纏分發(fā)資源。

近日，中科大潘建偉團隊利用“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，在遠(yuǎn)距離的量子態(tài)傳輸方面取得重要實驗進展。潘建偉團隊創(chuàng)新性地將光學(xué)一體化粘接技術(shù)應(yīng)用到空間量子通信領(lǐng)域，實現(xiàn)了具有超高穩(wěn)定性的光干涉儀，無需主動閉環(huán)即可長期穩(wěn)定，克服了遠(yuǎn)距離湍流大氣傳輸后的量子光干涉難題。

研究團隊結(jié)合基于雙光子路徑—偏振混合糾纏態(tài)的量子隱形傳態(tài)方案，在中國云南麗江站和青海德令哈地面站之間完成了遠(yuǎn)程量子態(tài)的傳輸驗證，并且在實驗中對六種典型的量子態(tài)進行了驗證，傳送保真度均超越了經(jīng)典極限。

2012年，潘建偉團隊在國際上首次實現(xiàn)百余公里自由空間量子隱形傳態(tài)。10年后，他們成功實現(xiàn)突破，創(chuàng)造了1200公里地表量子態(tài)傳輸?shù)男率澜缂o(jì)錄，向構(gòu)建全球化量子信息處理和量子通信網(wǎng)絡(luò)邁出重要一步。

可以說，千公里的距離為目前地表量子態(tài)傳輸?shù)男录o(jì)錄，該工作也為未來構(gòu)建全球化的量子信息處理網(wǎng)絡(luò)奠定了重要基礎(chǔ)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評論快報》上。