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新華社6月16日消息，中國科學家15日（當?shù)貢r間）在美國《科學》雜志上報告說，中國“墨子號”量子衛(wèi)星在世界上首次實現(xiàn)千公里量級的量子糾纏，這意味著量子通信向?qū)嵱眠~出一大步。

這一消息目前登上了“自然科學”網(wǎng)站（www.nature.com）的頭條，并使外國專家感到震驚。此前的量子傳輸距離紀錄是144公里。

自然科學網(wǎng)頭版截圖（6月16日上午）

報道稱，中國量子衛(wèi)星克服了超安全通信的主要障礙。量子衛(wèi)星探針實現(xiàn)了創(chuàng)紀錄的遠距離量子糾纏，這能夠?qū)崿F(xiàn)基于量子技術下的數(shù)據(jù)加密傳輸。發(fā)射后僅僅數(shù)月，世界上首顆量子通信衛(wèi)星就已經(jīng)達到了它最具雄心的目標之一。

中國研究人員在《科學》雜志發(fā)表報告稱，通過兩個地面站點和衛(wèi)星之間發(fā)射量子，他們在千公里級別上距離實現(xiàn)了量子糾纏。這一技術是未來絕對安全的量子通信技術的基礎技術。參與這次實驗的兩個地面站分別是青海德令哈站和云南麗江高美古站，兩站距離1203公里。

這次重要實驗是在去年年底完成的，而此前的傳輸距離紀錄為144公里?！澳印碧栃l(wèi)星是2016年8月發(fā)射的。從百公里到千公里，中國“墨子號”量子衛(wèi)星將量子糾纏分發(fā)的世界紀錄提高了一個數(shù)量級。

研究團隊每晚只有5分鐘的時間窗口，此時衛(wèi)星軌道高度大約500公里，其信號能夠同時被兩個地面站接收。在衛(wèi)星發(fā)射伊始，他們就已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)每秒進行一次量子糾纏，這一速率比他們預期快了10倍。

中國“墨子”團隊負責人潘建偉表示，他們已經(jīng)開始實驗運用量子糾纏技術創(chuàng)建密鑰，以實現(xiàn)天地間的信息瞬時傳輸。不過潘建偉說，暫時并不準備對外公布實驗結果。

登上美國《科學》雜志封面

新華社報道稱，6月15日發(fā)布的美國《科學》雜志封面上，“墨子號”從星空向地面發(fā)出兩道光，宛如兩條長腿跨出一大步，也象征量子通信向?qū)嵱眠~近一大步。雜志刊發(fā)了中國科學技術大學教授、量子衛(wèi)星項目首席科學家潘建偉等人的論文。

量子糾纏是奇特的量子力學現(xiàn)象。通俗地說，兩個處于糾纏狀態(tài)的量子就像有“心靈感應”，無論相隔多遠，一個量子狀態(tài)變化，另一個也會改變。愛因斯坦稱之為“鬼魅般的遠距作用”。

量子糾纏分發(fā)，就是將一對有“感應”的量子分置于兩地。這尤其適用于保密通信，在此基礎上的量子通信技術被譽為信息安全“終極武器”。

潘建偉對新華社記者說：“這項工作為未來開展大尺度量子網(wǎng)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?！?

《科學》雜志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”。論文審稿人認為，這一成果是“兼具潛在實際應用和基礎科研重要性的重大技術成就”、“毫無疑問將在學術界和廣大社會公眾中產(chǎn)生非常巨大的影響”。

這篇題為《基于衛(wèi)星的糾纏分發(fā)距離超過1200公里》的論文說，通過“墨子號”向地面發(fā)射光子，每對處于糾纏狀態(tài)的光子中的一個發(fā)向青海德令哈站，另一個發(fā)向云南麗江站，兩個地面站之間的距離達到1203公里。這是世界上首次實現(xiàn)千公里量級的量子糾纏。

“墨子號”科學應用系統(tǒng)總設計師彭承志說：“這是量子衛(wèi)星上天以來迄今為止發(fā)布的最大成果。”

要讓量子通信實用化，需要實現(xiàn)量子糾纏的遠距離分發(fā)。但量子地面?zhèn)鬏敓o論通過光纖或大氣都有較大信號損耗，此前國內(nèi)外地面實驗的分發(fā)距離一直停留在百公里量級。

解決這個問題的一個有效辦法就是利用衛(wèi)星向地面分發(fā)。作為世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星，“墨子號”星地糾纏分發(fā)的傳輸衰減僅是同樣距離地面衰減的萬億分之一。但這種方式對精度要求極高，好比從萬米高空飛機上扔下一連串硬幣，在地面用存錢罐接住。

“這項工作是糾纏分發(fā)技術的一個真正突破，”美國麻省理工學院凱克極限量子信息理論中心主任塞思·勞埃德告訴新華社記者，“這項實驗表明遠距離量子通信確實在技術上可行，讓人們看到了在不久的未來構建遠程量子通信的希望?！?

外國專家震驚

加拿大卡爾加里大學物理學家沃夫?qū)さ纤枺╓olfgang Tittel，領導另一量子研究團隊）表示，“我已經(jīng)被中國團隊的結果震驚了，我個人之前看到量子衛(wèi)星發(fā)射后，并不確定能獲得什么結果”，也不確定他們是否能用它實現(xiàn)技術突破。

與潘建偉團隊相比，加拿大的量子加密和科學衛(wèi)星團隊采取了較為簡單的實驗方法，他們在地面制造量子糾纏，并將其發(fā)射到衛(wèi)星上。他們上周發(fā)表文章稱，成功將量子發(fā)射到了10公里高空的飛行器上。

加拿大滑鐵盧大學（the University of Waterloo）量子項目成員托馬斯·詹內(nèi)懷恩（Thomas Jennewein）表示，他們的團隊以及世界上的其他團隊現(xiàn)在正在追趕中國團隊，“很明顯他們是量子衛(wèi)星的世界領跑者?！?

潘建偉說，目前主要的挑戰(zhàn)是，如何在白天，光量子非常多的情況下，分辨并接收到量子衛(wèi)星的信號，以實現(xiàn)量子通信。

潘建偉表示，除了量子密鑰和通信實驗之外，他們還將運用“墨子號”測試重力對于量子糾纏形態(tài)的影響。他們還將在兩年內(nèi)發(fā)射另一顆量子衛(wèi)星。其他同事認為這個想法太雄心勃勃了，因為這意味著兩套在太空中的量子發(fā)射系統(tǒng)，可能實現(xiàn)宇宙中的量子糾纏。