新華社華盛頓6月15日電(記者林小春 黃堃)中國科學(xué)家在國際上率先實現(xiàn)千公里級的量子糾纏分發(fā),相關(guān)論文成為新一期美國《科學(xué)》雜志的封面文章。這項成果究竟有多“?!保繃鴥?nèi)外多位專家進行了解讀。
問:這個成果的內(nèi)容是什么?
潘建偉(量子衛(wèi)星項目首席科學(xué)家):“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星在國際上率先實現(xiàn)千公里級的量子糾纏分發(fā),并在此基礎(chǔ)上首次實現(xiàn)空間尺度嚴(yán)格滿足“愛因斯坦定域性條件”的量子力學(xué)非定域性檢驗,為未來開展大尺度量子網(wǎng)絡(luò)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(xué)基本原理的實驗檢驗奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。
問:量子糾纏分發(fā)是怎樣實現(xiàn)的?
彭承志(量子衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計師):“墨子號”衛(wèi)星運行在500公里高的軌道上,衛(wèi)星上的糾纏源設(shè)備每秒產(chǎn)生800萬個糾纏光子對。衛(wèi)星經(jīng)過中國上空時,同時與青海德令哈站和云南麗江站兩個地面站建立光鏈路,跟瞄精度達到0.4微弧度,從而實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的糾纏分發(fā)。我們以每秒1對的速度在地面超過1200公里的這兩個站之間建立兩個光子的量子糾纏,該量子糾纏的傳輸衰減僅僅是同樣距離地面光纖的一萬億分之一。
問:為什么要用衛(wèi)星開展量子糾纏分發(fā)實驗?
彭承志:量子糾纏非常脆弱,會隨著光子在光纖內(nèi)或者地表大氣中的傳輸距離增加而衰減,以往的量子糾纏分發(fā)實驗只停留在100公里級的物理距離。星地量子糾纏分發(fā)作為“墨子號”衛(wèi)星的主要科學(xué)實驗任務(wù)之一,是國際上首次在空間尺度上開展的量子糾纏分發(fā)實驗。
亞歷山大·謝爾吉延科(美國波士頓大學(xué)量子技術(shù)專家):使用移動衛(wèi)星覆蓋全球距離的量子通信,已經(jīng)成為現(xiàn)代量子光學(xué)和量子信息研究一個非?;钴S的領(lǐng)域。這項技術(shù)需要發(fā)射衛(wèi)星,需要與常規(guī)天文觀測望遠鏡很大不同的衛(wèi)星跟蹤地面站。這同時是技術(shù)能力的挑戰(zhàn)和示范。
問:這個實驗創(chuàng)下了什么樣的紀(jì)錄?
托馬斯·延內(nèi)魏因(加拿大滑鐵盧大學(xué)量子技術(shù)專家):他們報告了迄今觀察到的最大距離的量子糾纏,超過1200公里,這是一個新的記錄。第一個在實驗室之外做的量子糾纏實驗是在1998年,距離為米級,當(dāng)時被視為“令人驚嘆”;2007年,這個距離增至144公里;而現(xiàn)在他們證明量子糾纏能超過1000公里。