[砥砺奋进的五年]中国量子卫星首次实现千公里量子纠缠

　　记者日前从中科院获悉，中国“墨子号”量子卫星在世界上首次实现千公里量级的量子纠缠，这将量子纠缠分发的世界纪录提高了一个数量级，同时也为量子通信研究奠定了可靠基础。

　　量子是微观世界里最小的、不可分割的基本单位。所谓量子纠缠就是无论相隔多远，两个量子状态就像双胞胎有心电感应一般，一个状态发生了变化，另一个也会改变，这种状态被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”。而纠缠分发就是指把一对具有“心电感应”的两个纠缠粒子分别发送到距离很远的两个点，通过观察两个点的结果验证量子力学的非定域性存在。这对保密通信领域来说是最好不过的，而在此基础上的量子通信技术也被誉为信息安全的“终极武器”。

　　2016年8月，中国成功发射了世界上首颗量子卫星“墨子号”。隔年一月交付使用。墨子号的科学任务之一就是星地量子纠缠分发，实现大尺度量子非定域性检验。在近日举行的新闻发布会上，量子科学实验卫星首席科学家潘建伟宣布，“墨子号”量子科学试验卫星在国际上率先实现千公里级的量子纠缠分发，为未来展开大尺度量子网络和量子通信研究奠定了可靠基础。潘建伟说：“这次成果首先率先实现了千公里量级量子纠缠分发，这个在地面上以前没法完成。(以前)要实现千公里的话，3万年只能送一个光子，正是因为有这么好的技术的进步后，(成果同时)首次实现了空间尺度严格满足爱因斯坦定域性条件的量子力学非定域性检验。那么，有了这个技术后它本质上就有两个潜在应用，将来在大尺度量子网络和通信试验里，这些技术都十分必要。”

　　美国当地时间15号，刊登在国际权威学术期刊美国《科学》杂志的封面文章称，中国通过卫星向两个地面站点发射纠缠光子对，在千公里级别的距离实现了量子纠缠。这一技术是未来绝对安全的量子通信技术的基础技术。参与这次实验的两个地面站分别是青海德令哈站和云南丽江高美古站，两站距离1203公里。而此前的传输距离纪录为百公里量级。实现从百公里到千公里级的跨越，其技术难度可想而知。量子科学试验卫星系统总指挥王建宇说：“我们从工程或技术难度相当于坐在万米高空的飞机上向地面发硬币，地面用一个10公分大小的储蓄罐来接。而储蓄罐在地面上转动，模拟卫星转动。所以我硬币(抛)下去不但要击中储蓄罐，同时还要投入细长的硬币口。这相当于偏正。偏正不对，你进不去，偏正对了，你才能进去。所以我们的技术要达到这样的精准度，我们才能做成。 ”

　　近期，量子卫星相关实验还有自己的“小目标”。潘建伟指出，将会在北京和维也纳进行量子加密的视频通话，同时也将考虑国际其他国家的邀请，推动量子卫星成果落地。潘建伟说：“下一步我们可能会和国际同行，比如维也纳的站点实现洲际量子密钥分发，希望在北京和维也纳之间进行量子加密的视频通话。预计月底、或下个月中上旬能完成这项工作。现在也有加拿大、意大利同时发出请求，希望用我们的量子星进一步开展合作和实验。这也是实际上引领国际合作的进展。”

　　据了解，除量子纠缠分发实验外，“墨子号”量子科学实验卫星的其他科学任务，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的进行中，预计今年会有更多科学成果陆续发布。

关键词：砥砺奋进,卫星,量子