走进量子纠缠 (4) 未曾抵达西藏的西藏,就不算朝圣过天堂!(4)

电脑杂谈  发布时间:2017-12-28 06:09:47  来源:网络整理

廖胜凯告诉澎湃新闻(),在大学的时候,他也学过量子力学,但很多地方不是太理解,觉得太难了。他同时也想着,以后做一个电子学工程师,估计就不需要用量子力学知识了。

而人生如廖胜凯形容,总是“因缘际会”。

2007年,为了实现量子卫星的设想,潘建伟与王建宇结识。王建宇任中科院上海技术物理研究所所长,承担并完成了多项国家探月工程和卫星工程。

廖胜凯彼时在王建宇门下攻读博士,量子卫星终须落实成一项工程,于是“潘老师是科学家,王老师则是工程师。”后来王建宇成为了墨子号工程常务副总师,廖胜凯则担任卫星上装载设备的主任设计师,并主要负责量子密钥分发的研究。

“把一颗精密仪器卫星送到天上去之后,最大的问题是如果出现故障你不能派人去修。”廖胜凯回想项目评估的情形,“太难了,风险太大,如此精密的设备在太空中不能修理,太空中冷热交替,发射时的振动,宇宙粒子辐射会造成直接伤害等等。”

廖胜凯在酒泉卫星发射基地。 ??廖胜凯??供图

廖胜凯把送卫星上天的过程,形容为“打怪兽”。他们模拟出恶劣的太空环境“考验”卫星:极端高低温交替,元件温度有时高达近百度,而后又跌入零下,以及剧烈的振动与冲击……

廖胜凯说,他知道任继刚在西藏阿里时,气温零下二十度,手机一拿出来就自动关机。“可是卫星是不能关机的,要在各种严酷的环境下,都能够正常工作。”

廖胜凯性格直爽,说话快速果决。但设备真的在恶劣条件下出现损坏的时候,他们又焦虑到不能入睡,连夜检测问题。李海兵记得凌晨两三点时,去测试现场找廖胜凯,总是能找到正在忙碌的他。

也是在青海湖,团队用热气球模拟卫星,用卡车模拟地面基站,终于在地面证明了星地对接的可行性。

到青海实验完成的时候,量子卫星通信研究团队也基本组建完毕。主任设计师印娟自中国科大本科时期就加入了项目,主攻量子纠缠分发,任继刚负责隐形传态研究,廖胜凯则主攻卫星载荷与密钥分发。

阿里:瞬移太空的“幽灵”量子态

西藏阿里站海拔5100米,四季如冬。

2013年,为量子星地面站选址,任继刚第一次登上阿里天文观测台。

“我从来没有见过那么多的星星。”

任继刚告诉澎湃新闻(),看到那片”没有被人类文明影响过”的星空时,他突然明白,为什么古人看到星空时会内心震动,穷极一生去探索星辰运转的规律。

却又只是千年来学童朗朗诵读的四句:天地玄黄,宇宙洪荒,日月盈昃,辰宿列张。

海拔5100米的阿里观测台实在太冷,内心震撼的任继刚没一会,就不得不躲到了越野车里吹暖气。此后,阿里成为了唯一有量子“隐形传态”实验任务的地面站,而他军大衣外裹着棉被,断断续续,在阿里看了一年的星星。

在西藏阿里,被称为众神居所的冈仁波齐主峰四面,冈底斯山发育出四条河流,东面马泉河,南面孔雀河,西面象泉河,北面狮泉河。它们奔涌而下,流淌成恒河,澜沧江,印度河。

任继刚和阿里团队平日住在狮泉河镇,每天从海拔4300米的小镇,爬山到5100米的实验室。在五个地面通信站中,阿里站是唯一建立通向太空上传链路的地面站。因为青藏高原的高海拔与澄净大气,与从上海发光子上天相比,“由于空气稀薄能够在大气层少走近一半的路程”。

对于任继刚负责研究的隐形传态,美国流行的科幻片《星际迷航》有了更为夸张的想象:将一个人打散成为细小的原子,再通过隐形传态把原子的状态传送到空间中的任意地方,在那里将一堆原子复原成一个人,完成宇宙之中的瞬间移动。

《星际迷航》中的瞬间移动仍旧太过科幻。但任继刚在阿里站验证了光量子的不可思议现象:一对相互纠缠感应的光子,一个在地面,另一个发射到卫星上。地面上的一枚光子与另一枚光子互相作用,坍缩消失,其量子态却如“幽灵”一般,向卫星飞跃千里,瞬间让卫星上的光子获得了地面上光子的状态。


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