【砥礪奮進的五年?工程篇】中國量子衛星首次實現千公里量子糾纏 量子通信邁上新台階

國際在線報道（記者 魏宇晨）：記者日前從中科院獲悉，中國「墨子號」量子衛星在世界上首次實現千公里量級的量子糾纏，這將量子糾纏分發的世界紀錄提高了一個數量級，同時也為量子通信研究奠定了可靠基礎。

量子是微觀世界裡最小的、不可分割的基本單位。所謂量子糾纏就是無論相隔多遠，兩個量子狀態就像雙胞胎有心電感應一般，一個狀態發生了變化，另一個也會改變，這種狀態被愛因斯坦稱為「鬼魅般的超距作用」。而糾纏分發就是指把一對具有「心電感應」的兩個糾纏粒子分別發送到距離很遠的兩個點，通過觀察兩個點的結果驗證量子力學的非定域性存在。這對保密通信領域來說是最好不過的，而在此基礎上的量子通信技術也被譽為信息安全的「終極武器」。

２０１６年８月，中國成功發射了世界上首顆量子衛星「墨子號」。隔年一月交付使用。墨子號的科學任務之一就是星地量子糾纏分發，實現大尺度量子非定域性檢驗。在近日舉行的新聞發布會上，量子科學實驗衛星首席科學家潘建偉宣布，「墨子號」量子科學試驗衛星在國際上率先實現千公里級的量子糾纏分發，為未來展開大尺度量子網路和量子通信研究奠定了可靠基礎。潘建偉說：「這次成果首先率先實現了千公里量級量子糾纏分發，這個在地面上以前沒法完成。（以前）要實現千公里的話，３萬年只能送一個光子，正是因為有這麼好的技術的進步後，（成果同時）首次實現了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。那麼，有了這個技術後它本質上就有兩個潛在應用，將來在大尺度量子網路和通信試驗里，這些技術都十分必要。」

美國當地時間１５號，刊登在國際權威學術期刊美國《科學》雜誌的封面文章稱，中國通過衛星向兩個地面站點發射糾纏光子對，在千公里級別的距離實現了量子糾纏。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雲南麗江高美古站，兩站距離１２０３公里。而此前的傳輸距離紀錄為百公里量級。實現從百公里到千公里級的跨越，其技術難度可想而知。量子科學試驗衛星系統總指揮王建宇說：「我們從工程或技術難度相當於坐在萬米高空的飛機上向地面發硬幣，地面用一個１０公分大小的儲蓄罐來接。而儲蓄罐在地面上轉動，模擬衛星轉動。所以我硬幣（拋）下去不但要擊中儲蓄罐，同時還要投入細長的硬幣口。這相當於偏正。偏正不對，你進不去，偏正對了，你才能進去。所以我們的技術要達到這樣的精準度，我們才能做成。 」

近期，量子衛星相關實驗還有自己的「小目標」。潘建偉指出，將會在北京和維也納進行量子加密的視頻通話，同時也將考慮國際其他國家的邀請，推動量子衛星成果落地。潘建偉說：「下一步我們可能會和國際同行，比如維也納的站點實現洲際量子密鑰分發，希望在北京和維也納之間進行量子加密的視頻通話。預計月底、或下個月中上旬能完成這項工作。現在也有加拿大、義大利同時發出請求，希望用我們的量子星進一步開展合作和實驗。這也是實際上引領國際合作的進展。」

據了解，除量子糾纏分發實驗外，「墨子號」量子科學實驗衛星的其他科學任務，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順利的進行中，預計今年會有更多科學成果陸續發布。

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