中國量子衛(wèi)星“墨子號” 實(shí)現(xiàn)一步千里的世界跨越

15日發(fā)布的美國《科學(xué)》雜志封面上，“墨子號”從星空向地面發(fā)出兩道光，宛如兩條長腿跨出一大步，也象征量子通信向?qū)嵱眠~近一大步。

雜志刊發(fā)了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、量子衛(wèi)星項(xiàng)目首席科學(xué)家潘建偉等人的論文。

量子糾纏是奇特的量子力學(xué)現(xiàn)象。通俗地說，兩個(gè)處于糾纏狀態(tài)的量子就像有“心靈感應(yīng)”，無論相隔多遠(yuǎn)，一個(gè)量子狀態(tài)變化，另一個(gè)也會改變。愛因斯坦稱之為“鬼魅般的遠(yuǎn)距作用”。

量子糾纏分發(fā)，就是將一對有“感應(yīng)”的量子分置于兩地。這尤其適用于保密通信，在此基礎(chǔ)上的量子通信技術(shù)被譽(yù)為信息安全“終極武器”。

潘建偉對新華社記者說：“這項(xiàng)工作為未來開展大尺度量子網(wǎng)絡(luò)和量子通信實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)�！�

《科學(xué)》雜志在一份簡介中將這項(xiàng)中國科學(xué)家獨(dú)立完成的工作稱為“一項(xiàng)里程碑式的研究”。論文審稿人認(rèn)為，這一成果是“兼具潛在實(shí)際應(yīng)用和基礎(chǔ)科研重要性的重大技術(shù)成就”、“毫無疑問將在學(xué)術(shù)界和廣大社會公眾中產(chǎn)生非常巨大的影響”。

這篇題為《基于衛(wèi)星的糾纏分發(fā)距離超過1200公里》的論文說，通過“墨子號”向地面發(fā)射光子，每對處于糾纏狀態(tài)的光子中的一個(gè)發(fā)向青海德令哈站，另一個(gè)發(fā)向云南麗江站，兩個(gè)地面站之間的距離達(dá)到1203公里。這是世界上首次實(shí)現(xiàn)千公里量級的量子糾纏。

“墨子號”科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師彭承志說：“這是量子衛(wèi)星上天以來迄今為止發(fā)布的最大成果�！�

要讓量子通信實(shí)用化，需要實(shí)現(xiàn)量子糾纏的遠(yuǎn)距離分發(fā)。但量子地面?zhèn)鬏敓o論通過光纖或大氣都有較大信號損耗，此前國內(nèi)外地面實(shí)驗(yàn)的分發(fā)距離一直停留在百公里量級。

彭承志總師

解決這個(gè)問題的一個(gè)有效辦法就是利用衛(wèi)星向地面分發(fā)。作為世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，“墨子號”星地糾纏分發(fā)的傳輸衰減僅是同樣距離地面衰減的萬億分之一。

但這種方式對精度要求極高，好比從萬米高空飛機(jī)上扔下一連串硬幣，在地面用存錢罐接住。

“這項(xiàng)工作是糾纏分發(fā)技術(shù)的一個(gè)真正突破，”美國麻省理工學(xué)院凱克極限量子信息理論中心主任塞思·勞埃德告訴新華社記者，“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明遠(yuǎn)距離量子通信確實(shí)在技術(shù)上可行，讓人們看到了在不久的未來構(gòu)建遠(yuǎn)程量子通信的希望。”

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外媒planet-today.ru 網(wǎng)站稱，2017年春反常的冷，甚至到現(xiàn)在了，已經(jīng)是夏天了，地球的一些地方仍很冷，可能是因中國的量子衛(wèi)星所致。

專家們解釋說，衛(wèi)星上安裝有能改變地球氣候的設(shè)備。這個(gè)可能讓氣候變冷的“墨子號”量子衛(wèi)星的發(fā)射，是為了中國科學(xué)家在兩年內(nèi)進(jìn)行太空量子通信實(shí)驗(yàn)，尤為重要的是進(jìn)行量子傳送試驗(yàn)。

據(jù)說，試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)了點(diǎn)意外，結(jié)果導(dǎo)致負(fù)離子，即很有可能影響天氣的大氣離子的數(shù)量劇增。

未必可以認(rèn)為在距地面400至600公里的高空，即恰好是中國量子衛(wèi)星所在的高度，負(fù)離子的濃度比正常高出1萬倍，是偶然的。隨著時(shí)間的推移，這些離子的濃度會恢復(fù)正常，但是量子影響天氣的事實(shí)的確讓人擔(dān)憂。planet-today.ru網(wǎng)站指出。

然而，上述觀點(diǎn)遭到了《莫斯科共青團(tuán)員報(bào)》的反駁。文章稱，值得指出的是，中國衛(wèi)星進(jìn)行的試驗(yàn)實(shí)際上未必會引起這種“副作用”。

量子傳送并非多么超前，盡管聽起來有些新穎。這里不是指的物質(zhì)遠(yuǎn)距離的傳遞，而只是利用量子糾纏來傳遞信息。量子通信幾乎可以杜絕信息的“竊聽”。

“量子傳送”示意圖

量子傳送其實(shí)并不是引起外行人恐懼的唯一現(xiàn)象。例如，不久前媒體還大量報(bào)道稱，新型粒子加速器的啟動(dòng)將導(dǎo)致黑洞或者另一時(shí)空維度的出現(xiàn)。

由此可見，不該把今年春天天氣的反常歸咎于中國的《墨子號》衛(wèi)星，《莫斯科共青團(tuán)員報(bào)》指出。