世界首顆量子科學實驗衛星實現千公里級的量子糾纏分發

原標題:世界首顆量子科學實驗衛星實現千公里級的量子糾纏分發

量子科學實驗衛星實現千公里級的量子糾纏分發重大成果今天以封面論文的形式發表在國際權威學術期刊《科學》雜誌上。

央廣網合肥6月16日消息（記者黃光輝）科學技術大學潘建偉教授及其同事彭承志等組成的研究團隊，聯合科學院上海技術物理研究所王建宇研究組、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、國家空間科學中心等，在科學院空間科學戰略性先導科技專項的支持下，利用「墨子號」量子科學實驗衛星在國際上率先成功實現了千公里級的星地雙向量子糾纏分發，並在此基礎上實現了空間尺度下嚴格滿足「愛因斯坦定域性條件」的量子力學非定域性檢驗，在空間量子物理研究方面取得重大突破。相關成果今天以封面論文的形式發表在國際權威學術期刊《科學》雜誌上。

《科學》雜誌幾位審稿人稱讚該成果是「兼具潛在實際現實應用和基礎科學研究重要性的重大技術突破」並斷言 「絕對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」。

中科院院士、科學技術大學教授，量子科學實驗衛星首席科學家潘建偉 黃光輝 攝

潘建偉團隊早在2003年就提出了利用衛星實現遠距離量子糾纏分發的方案，隨後於2005年在國際上首次實現了水平距離13公里（大於大氣層垂直厚度）的自由空間雙向量子糾纏分發。2010年，該團隊又在國際上首次實現了基於量子糾纏分發的16公里量子態隱形傳輸。2011年底，中科院戰略性先導科技專項「量子科學實驗衛星」正式立項。2012年，潘建偉領導的中科院聯合研究團隊在青海湖實現了首個百公里的雙向量子糾纏分發和量子隱形傳態，充分驗證了利用衛星實現量子通信的可行性。隨後，該團隊經過艱苦攻關，克服種種困難，最終研製成功了「墨子號」量子科學實驗衛星。衛星於2016年8月16日在酒泉衛星發射中心發射升空，經過四個月的在軌測試，2017年1月18日正式交付開展科學實驗。星地量子糾纏分發作為衛星的三大科學實驗任務之一，是國際上首次在空間尺度上開展的量子糾纏分發實驗。

中科院上海技術物理研究所研究員，量子科學實驗衛星工程常務副總師、衛星系統總指揮王建宇 黃光輝 攝

「墨子號」量子科學實驗衛星過境時，同時與青海德令哈站和雲南麗江站兩個地面站建立光鏈路，量子糾纏光子對從衛星到兩個地面站的總距離平均達2000公里，跟瞄精度達到0.4 μrad。衛星上的糾纏源載荷每秒產生800萬個糾纏光子對，建立光鏈路可以以每秒1對的速度在地面超過1200公里的兩個站之間建立量子糾纏，該量子糾纏的傳輸衰減僅僅是同樣長度最低損耗地面光纖的一萬億分之一。在關閉局域性漏洞和測量選擇漏洞的條件下，獲得的實驗結果以4倍標準偏差違背了貝爾不等式，即在千公里的空間尺度上實現了嚴格滿足「愛因斯坦定域性條件」的量子力學非定域性檢驗。這一重要成果為未來開展大尺度量子網路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。

除了量子糾纏分發實驗外，「墨子號」量子科學實驗衛星的其它重要科學實驗任務，包括高速星地量子密鑰分發、地星量子隱形傳態等，也在緊張順利地進行中，預計今年會有更多的科學成果陸續發布。