這一次「墨子號」震驚世界，中國憑什麼走到了世界科技最前沿？（下）

兩道光束，從中國「墨子號」衛星向地球發出。6月16日，我國科學家利用「墨子號」量子衛星率先實現了千公里級的星地雙向量子糾纏分發，再次震動了全球。

因這一史詩級實驗成果，「墨子號」登上了《科學》雜誌封面。這到底是什麼神奇的成果，引發全球關注？

來源｜互聯網思想

編輯｜陳光

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2003年開始，潘建偉團隊就開始實驗長距離量子糾纏。從13公里到100公里，他的團隊一步一步走來，始終處於國際引領位置。最終通過太空中的「墨子號」衛星，把科學家一直假想的實驗變成了現實。

2016年12月10日，在西藏阿里，科研人員在鐵皮屋裡合影留念。

實驗須「上天」

為現代物理提供全新探索技術

數百年前，伽利略架設起人類歷史上第一台天文望遠鏡，從此開啟了天文學的新時代。「墨子號」實驗成果也提供了一種全新探索手段，將為物理學的未來打開一扇門。

我們身處的時空是連續的嗎？

愛因斯坦、波爾等科學巨擘為我們描述的宇宙哪一個更加真實？

「墨子號」量子科學實驗衛星與阿里量子隱形傳態實驗平台建立天地鏈路

（2016年12月9日攝）

「從前沒有技術能力來做這樣的檢驗。」中科大微尺度物質科學國家實驗室研究員彭承志說，比如，讓光子走過很遠的距離，如果空間是不平滑的，就會產生振動。通過測量光子的偏振，反過來可以驗證哪個物理學的理論模型更準確。

不過，這種觀測的能量和尺度，不是地面實驗室條件可以完成的。在理論物理學界，陸續有學者提出，可以通過天文學上的觀測來檢驗這些物理原理，讓現代科學大廈的基座更加堅實。

潘建偉說，「墨子號」的最新實驗成果，為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。

除了科學基礎研究的重要作用之外，實驗結果也有實際應用價值。

麗江量子通信地面站望遠鏡發射紅色信標光，「等待」「墨子號」過境

（2016年12月22日攝）

「可以通過遠距離量子糾纏來分發量子秘鑰，進而構建量子網路。」潘建偉說，把1個光子送到北京，1個光子送到合肥，二者距離1000多公里，這樣就可以在北京、合肥之間建立很好的量子通道，進行量子保密通信。

「墨子號」星地傳送距離約1200公里，也不算很遠，為什麼不在地面上做實驗？

潘建偉解釋，因為光子通過地面光纖傳輸時，損耗很大，光纖會「吃掉」部分信號。普通信號削弱了可以放大，但量子糾纏的信號無法放大。

「量子糾纏如果用光纖傳送，把目前能想像到的、全世界最好的光纖都集中起來，架設1200公里，測算結果是大概3萬年才能傳送1個光子。」潘建偉說，通過衛星從外層空間傳送光子，損耗能減至萬億分之一，目前1秒鐘就能傳送1個光子，很快可以累積足夠的實驗數據。

2016年12月22日，在雲南麗江觀測站，潘建偉（前排右二）、王建宇（前排左一）、彭承志（後排右一）、印娟（後排右二）等科研人員正在做實驗。

迎接「第二次量子革命」

中國挺近最前沿

「墨子號」最新實驗成果16日在《科學》上發表時，這家國際權威學術期刊的幾位審稿人斷言，「毫無疑問將在學術界和廣大的社會公眾中產生非常巨大影響」。

讚譽很快接踵而至。美國波士頓大學量子技術專家謝爾吉延科評價，這是一個英雄史詩般的實驗，中國研究人員的技巧、堅持和對科學的奉獻應該得到最高的讚美與承認。

興隆量子通信地面站望遠鏡發射出紅色信標光

（2016年11月25日攝）

加拿大滑鐵盧大學量子技術專家延內魏因說，國際上確實存在量子科研競賽。這個中國團隊已克服了好幾個重大技術與科學挑戰，清楚地表明了他們在量子通信領域處於世界領先地位。

據了解，類似的實驗，歐盟、加拿大、日本都有科學家在呼籲和推進，或因技術積累不夠，或因資金支持不夠，目前進展緩慢。

「這是我這輩子目前為止做過最好的科學成果。」潘建偉說。

他把量子研究的突飛猛進歸功於中國「集中力量辦大事」的優勢：中科院上海技術物理研究所、微小衛星創新研究院、光電技術研究所、國家天文台、紫金山天文台、國家空間科學中心……

「墨子號」衛星的每一個部件都凝聚了各個科研機構的心血。

「墨子號」量子科學實驗衛星掠過阿里量子隱形傳態實驗平台上空

（2016年12月9日攝）

上海技物所研究員王建宇說，量子糾纏的遠距離分發對精度要求極高，就好像從萬米高空飛機上扔下一連串硬幣，在地面再用存錢罐接住。「現代科學普遍需要大團隊合作，中科院把科學和工程領域的精、尖力量結合了起來。」

「不同機構紛紛給我們提供所需的基礎元件，讓我們的創新想法有了很好的工程基礎。我在歐洲、美國、加拿大的同行，都曾有過這樣的科學設想，但沒有這樣的團隊全力支持。」潘建偉說。

「墨子號」量子科學實驗衛星與德令哈量子通信地面站建立天地鏈路

（2016年12月19日攝）

以量子衛星的最新實驗成果為代表，中國正在挺進量子研究的最前沿。今年５月，潘建偉團隊研發的世界上第一台超越早期經典計算機的光量子計算機問世。未來不久，將構建起全球首個天地一體化的實用性廣域量子通信網路。

去年年末，英國政府發布的《量子時代的技術機遇》報告中統計，中國在量子科技的論文發表上排在全球第一、專利應用排名第二。在「第二次量子革命」的起步階段，中國異軍突起進入「領跑陣營」。

國家戰略的支持，讓中國的量子科研工作者更加堅定信心。多位量子科研領軍學者認為，「第二次量子革命」將帶來巨大的技術和應用前景，也給我國帶來了從跟隨者、模仿者轉變為未來信息技術引領者的重大機遇。

太空之中，「墨子號」仍在不知疲倦地繞地旋轉。除了量子糾纏分發之外，高速星地量子密鑰分發、地星量子隱形傳態等重要科學實驗也在緊張順利地進行中。潘建偉說，預計今年會有更多的科學成果陸續發布。

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