量子态隐形传输就是指利用"量子纠缠"技术,借助卫星_量子卫星_什么是量子纠缠(5)

中科大专家5年努力今成正果

早在2004年，中科大潘建伟、彭承志等研究人员开始探索在自由空间实现更远距离的量子通信。在自由空间，环境对光量子态的干扰效应极小，而光子一旦穿透大气层进入外层空间，其损耗更是接近于零，这使得自由空间信道比光纤信道在远距离传输方面更具优势。据了解，该小组2005年就在合肥创造了13公里的自由空间双向量子纠缠“拆分”、发送的世界纪录，同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子的可行性。2007年开始，中科大—清华大学联合研究小组在北京架设了长达16公里的自由空间量子信道，并取得了一系列关键技术突破，最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输，证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性，为未来基于卫星中继的全球化量子通信网奠定了可靠基础。

国产技术打破世界纪录

量子态隐形传输一直是学术界和公众的关注焦点。1997年，奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证。2004年，该小组利用多瑙河底的光纤信道，成功地将量子“超时空穿越”距离提高到600米。但由于光纤信道中的损耗和环境的干扰，量子态隐形传输的距离难以大幅度提高。

然而，中国的量子态隐形传输技术则取得了突破性进展。2010年6月1日出版的英国《自然》杂志子刊《自然·光子学》以封面论文形式发表中国科学家量子态隐形传输的最新研究成果：中科大和清华大学组成的联合小组成功实现16公里的世界上最远距离的量子态隐形传输。[3]

技术应用

潘建伟教授及其同事在研究中发现，适当降低被传输量子态的亮度可在不破坏被传输态的条件下成功传输量子态。这一研究成果，与高精度的纠缠态纯化一起，可从根本上解决目前在远距离量子通讯中由“退相干效应”带来的困难，并将极大地推动可容错量子计算的实验研究。

潘建伟开展的一项实验表明，不管两个粒子之间的距离有多远，哪怕其间全是“自由空间”，二者也有根本的互相联系，其中一个粒子状态的变化都会影响到第二个粒子的状态。而且，两个相距遥远的光子即使在没有光纤联结和存在噪声干扰的情况下，也可以纠缠在一起。而在他们开展以上实验之前，两个粒子间的量子纠缠要么发生在相对很短的距离，要么将两个粒子通过光纤联结起来。然而，也许今后能解开爱因斯坦之谜密钥的三旋理论，更会形成超级量子计算机和“万无一失”的密码系统的基础而做出贡献。

但过去的量子态隐形传输实验，在确定传输量子态成功的同时，必须以破坏被传输的量子态为代价，这就使其不可能在量子通讯和量子计算中有进一步的应用。

量子纠缠做为量子信息科学的核心资源，是目前国际上的研究热点，基于量子纠 缠的量子态隐形传输是量子计算和量子中继中的基本过程，而16公里这个距离能够等效大气的有效厚度，对于未来实用化全球量子通信网络的建立具有十分重要的意义。这样的自由空间量子通信的前景就是，未来发射卫星上天，利用卫星平台中转实现全球化量子通信。

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