中國量子衛星實現“一步千里”的世界跨越

新華社華盛頓６月１５日電（記者林小春　黃堃）從百公里到千公里，中國“墨子號”量子衛星將量子糾纏分發的世界紀錄提高了一個數量級。

１５日發布的美國《科學》雜志封面上，“墨子號”從星空向地面發出兩道光，宛如兩條長腿跨出一大步，也象征量子通信向實用邁近一大步。雜志刊發了中國科學技術大學教授、量子衛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象。通俗地說，兩個處于糾纏狀態的量子就像有“心靈感應”，無論相隔多遠，一個量子狀態變化，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，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生非常巨大的影響”。

這篇題為《基于衛星的糾纏分發距離超過１２００公里》的論文說，通過“墨子號”向地面發射光子，每對處于糾纏狀態的光子中的一個發向青海德令哈站，另一個發向云南麗江站，兩個地面站之間的距離達到１２０３公里。這是世界上首次實現千公里量級的量子糾纏。

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

要讓量子通信實用化，需要實現量子糾纏的遠距離分發。但量子地面傳輸無論通過光纖或大氣都有較大信號損耗，此前國內外地面實驗的分發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星向地面分發。作為世界首顆量子科學實驗衛星，“墨子號”星地糾纏分發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。”