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跨越千里“心手相牵” 千公里级星地双向量子纠缠分发(3)

2017-06-23 13:24:50    经济日报  参与评论()人

“这是世界上第一次实现千公里量级的量子纠缠。”根据潘建伟的测算,实验中,量子纠缠的传输衰减仅仅是同样长度地面光纤最低损耗的一万亿分之一。而即便选用超低损耗光纤,将一对光子分发到千公里以外也得需要3万年的时间。“这就完全丧失了通信的意义。”潘建伟说。

向着终极目标努力奔跑

今后或将在地月拉格朗日点放上光源,向人造飞船和月球分发量子纠缠,朝着“30万公里”的终极目标继续努力

从百里到千里,量子纠缠分发距离的这一跨越,究竟有多难?王建宇打了个比方:如果把光量子看成一个个1元硬币,星地量子分发就相当于从万米高空飞行的飞机上,不断把上亿个硬币准确投入持续旋转的储蓄罐狭小的投币口中。

这种星地间“针尖对麦芒”的远距离量子纠缠分发对精度要求极高。“光子是光里最小的单位,要探测到每个光子,就像在地球上,要看到月球上划亮的一根火柴。”王建宇这样形容。

是挑战也是机遇——

“这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。”《科学》杂志几位审稿人断言,“毫无疑问,这将在学术界和广大社会公众中产生非常巨大的影响”。

美国波士顿大学量子技术专家谢尔吉延科评价:这是一个英雄史诗般的实验,中国研究人员的技巧、坚持和对科学的奉献应该得到最高的赞美与承认。

赞誉纷至沓来,潘建伟没有刻意回避,他称“这是量子卫星上天以来,迄今为止发布的最大成果”,未来将为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可靠的技术基础。

运用所发展的量子纠缠分发技术,研究团队正在开展实验创建密钥,以实现天地间的信息传输。“目前,量子通信的一个主要挑战是:如何在白天有大量光量子的情况下,分辨并接收到量子卫星的信号,以实现量子通信。”根据潘建伟的设想,他们今后或将在地月拉格朗日点放上光源,向人造飞船和月球分发量子纠缠,朝着“30万公里”的终极目标继续努力。

前景依稀明朗,脚步渐渐加速。“‘墨子号’卫星的其他重要科学实验任务,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,预计今年会有更多科学成果陆续发布。”潘建伟表示,目前量子通信技术已有很多突破,随着中国科技的迅猛发展,量子通信有望在“十三五”时期实现初步应用,但绝对安全的量子通信规模化应用可能还得需要10多年甚至更长时间。

按照计划,今后我国还将陆续发射多颗量子卫星,力争在2030年前后率先建成全球首个天地一体化的实用性广域量子通信网络。

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