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全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”发布首个重磅成果
在太空中回应量子力学百年之争
发布时间:2017-06-19

6月16日出版的国际权威学术期刊《科学》封面。

  升空10个月,全球首颗量子科学实验卫星———“墨子号”今天发布了首个世界级重磅成果:在国际上率先实现千公里级的量子纠缠分发,首次在太空中较为严格地检验了量子力学的完备性。

  这一成果为未来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了可靠的技术基础。该成果以封面文章形式,发表在今天出版的美国 《科学》 杂志上。

  物理学界有一场著名的百年之争———玻尔—爱因斯坦论战,这场论战涉及了量子物理的一系列争论,而量子力学的完备性就是其中之一。

  量子纠缠被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”。通俗地说,两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”,无论相隔多远,一个量子状态变化,另一个也会改变。量子纠缠分发就是把一对有“感应”的量子分置于两地。通过观察两个点的统计测量结果,可以验证量子力学的完备性。同时,利用量子纠缠所建立起的量子信道,也是构建量子信息处理网络的基本单元。

  由于量子纠缠十分脆弱,以往的量子纠缠分发实验只停留在百公里的距离。2003年,潘建伟团队提出利用卫星进行远距离量子纠缠分发的方案。卫星于2016年8月16日在酒泉卫星发射中心发射升空,并被命名为“墨子号”。经过四个月的在轨测试,2017年1月18日卫星正式交付开展科学实验。星地量子纠缠分发作为卫星的三大科学实验任务之一,是国际上首次在空间尺度上开展的量子纠缠分发实验。

  “墨子号”量子科学实验卫星过境时,同时与青海德令哈站和云南丽江站两个地面站建立光链路,量子纠缠光子对从卫星到两个地面站的总距离平均达2000公里。潘建伟说:“这是全球首次在严格的爱因斯坦定域性下完成的检验,可以载入量子力学发展的史册。”

  《科学》 杂志几位审稿人称赞该成果是“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”,并断言“绝对毫无疑问将在学术界和广大的社会公众中产生非常巨大影响”。

  “这是一个巨大的成就,”加拿大滑铁卢大学物理学家托马斯·詹内怀恩说,“他们很早就有了这个大胆超前的想法,并最终把它实现了。”(特派记者 许琦敏)
【来源】文汇报