“墨子号”量子卫星重大突破 实现千公里级星地纠缠分发

6月16日，量子科学实验卫星“墨子号”科学实验进展介绍会在中国科学技术大学举行

中国网/中国发展门户网讯（记者王振红）6月16日，国际权威学术期刊《科学》杂志封面上，“墨子号”量子卫星从星空向地面发出两道光，象征量子通信向实用迈近一大步。杂志刊发的是中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台、国家空间科学中心等，在中国科学院空间科学战略性先导科技专项的支持下取得的最新成果。

潘建伟院士在中国科学技术大学举行的量子科学实验卫星“墨子号”科学实验进展介绍会上说，“这个成果是，利用‘墨子号’量子科学实验卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发，并在此基础上实现了空间尺度下严格满足‘爱因斯坦定域性条件’的量子力学非定域性检验，在空间量子物理研究方面取得重大突破。”

“星地量子纠缠分发作为卫星的三大科学实验任务之一，是国际上首次在空间尺度上开展的量子纠缠分发实验。这也是量子卫星上天以来迄今为止发布的最大成果。” 潘建伟院士表示，“这一重要成果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。”正因为如此，《科学》杂志几位审稿人称赞该成果是“兼具潜在实际现实应用和基础科学研究重要性的重大技术突破”，并断言“绝对毫无疑问将在学术界和广大的社会公众中产生非常巨大影响”。

量子纠缠是奇特的量子力学现象。通俗地说，两个（或多个）粒子共同组成的量子状态，粒子之间就像有“心灵感应”，无论相隔多远，一个粒子变化，其它粒子也会改变。爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。量子纠缠分发就是把制备好的两个纠缠粒子（通常为光子）分别发送到相距很远的两个点。

潘建伟院士解释说，要让量子通信实用化，需要实现量子纠缠的远距离分发。但是由于量子纠缠非常脆弱，会随着光子在光纤内或者地表大气中的传输距离而衰减，以往的量子纠缠分发实验只停留在百公里的距离。

量子纠缠“鬼魅般的超距作用”在更远的距离上是否仍然存在？会不会受到引力等其它因素的影响？这些基本物理问题的验证都需要实现上千公里甚至更远距离的纠缠分发；另一方面，要实现广域的量子网络也自然要求远距离的纠缠分发。“解决这个问题的一个有效办法就是利用卫星向地面分发。” 潘建伟院士指出，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长度地面光纤衰减的万亿分之一。

这项由中国科学家独立完成“一项里程碑式的研究”显示，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，这项工作是纠缠分发技术的一个真正突破。

潘建伟院士表示，“除了量子纠缠分发实验外，‘墨子号’量子科学实验卫星的其它重要科学实验任务，包括高速星地量子密钥分发、地星量子隐形传态等，也在紧张顺利地进行中，预计今年会有更多的科学成果陆续发布。”

国际权威学术期刊《科学》杂志2017年6月16日封面