日前，中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院潘建偉教授團(tuán)隊(duì)借助“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星量子傳輸技術(shù)，在遠(yuǎn)距離量子態(tài)傳輸方面取得重要實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了1200公里地表量子態(tài)傳輸?shù)男录o(jì)錄。
前述團(tuán)隊(duì)潘建偉教授及朋友彭承志、陳宇翱、印娟等在實(shí)驗(yàn)中首次實(shí)現(xiàn)了月球上相距1200公里的兩個(gè)地面站之間量子態(tài)遠(yuǎn)程傳輸，向建立全球化量子信息處理和量子通訊網(wǎng)路邁出了重要一步。相關(guān)成果在線發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》()。
圖片來自《物理評(píng)論快報(bào)》()早在2012年，中科大潘建偉團(tuán)隊(duì)在國際上首次實(shí)現(xiàn)百公里量級(jí)的自由空間量子隱型傳態(tài)和糾纏分發(fā)，通過地基實(shí)驗(yàn)，證明了實(shí)現(xiàn)基于衛(wèi)星的全球量子通訊網(wǎng)路的可行性。
遠(yuǎn)距離量子態(tài)傳輸(QST)一般可以借助量子隱型傳態(tài)來實(shí)現(xiàn)，是建立量子通訊網(wǎng)路的重要實(shí)現(xiàn)途徑之一，也是實(shí)現(xiàn)多種量子信息處理任務(wù)的必要元素。通過遠(yuǎn)距離量子糾纏分發(fā)的輔助，量子態(tài)可通過檢測之后再構(gòu)建的方法完成遠(yuǎn)距離傳輸，傳輸距離在理論上可以達(dá)到無窮遠(yuǎn)。
星地量子秘鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，2017年5月拍攝于成都南山，多張相片合成了衛(wèi)星過境的概貌，背景是星體的星軌，圖片來自中科院但在實(shí)現(xiàn)中，量子糾纏分發(fā)的距離和品質(zhì)會(huì)遭到信道耗損、消相干等誘因的影響，怎么不斷突破傳輸距離的限制，仍然是該領(lǐng)域的重要研究目標(biāo)之一。
借助星載糾纏源，向遙遠(yuǎn)的兩地先進(jìn)行糾纏分發(fā)，再進(jìn)行量子態(tài)的制備與構(gòu)建，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子態(tài)傳輸?shù)淖羁赡苈窂街弧５牵驗(yàn)榇髿馕闪饔绊懀庾釉诖髿庑诺乐袀鞑ズ?strong>量子傳輸技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)基于量子干涉的量子態(tài)檢測是十分困難的。
在往年實(shí)驗(yàn)中，量子態(tài)傳輸?shù)闹苽浞蕉际橇孔蛹m纏源的擁有者，難以真正意義上由第三方提供糾纏來實(shí)現(xiàn)先分發(fā)后傳態(tài)的量子態(tài)傳輸。2016年，隨著“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射，研究團(tuán)隊(duì)首先實(shí)現(xiàn)了千公里的雙站糾纏分發(fā)，“墨子號(hào)”平臺(tái)為量子通訊實(shí)驗(yàn)提供了寶貴的糾纏分發(fā)資源。
墨子號(hào)量子通訊衛(wèi)星模型，圖片來自人民視覺這次，為了克服遠(yuǎn)距離紊流大氣傳輸后的量子光干涉困局，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)借助光學(xué)一體化粘接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了具有超高穩(wěn)定性的光干涉儀，無需主動(dòng)閉環(huán)即可常年穩(wěn)定。借助該技術(shù)突破，結(jié)合基于雙光子路徑-偏振光混和糾纏態(tài)的量子隱型傳態(tài)方案，在四川拉薩站和伊寧地面站之間完成了遠(yuǎn)程量子態(tài)的傳輸驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)中對(duì)六種典型的量子態(tài)進(jìn)行了驗(yàn)證，傳送保真度均趕超了精典極限。
前述研究實(shí)現(xiàn)的千公里距離成為目前地表量子態(tài)傳輸?shù)男录o(jì)錄，為未來建立全球化的量子信息處理網(wǎng)路奠定了重要基礎(chǔ)。審稿人評(píng)價(jià)，“這個(gè)實(shí)驗(yàn)比先前實(shí)驗(yàn)更具挑戰(zhàn)性，克服了重大的技術(shù)挑戰(zhàn)，對(duì)未來量子通訊的應(yīng)用具有重要意義。”
千公里量子態(tài)傳輸，圖片來自中科大論文共同第一作者為中科大博士后李波和副研究員曹原。前述研究獲得中科院、國家自然科學(xué)基金委、科技部、安徽省、上海市等支持。