作者:林小春 黄堃 来源:新华社 发布时间:2017/6/16 9:20:01
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中国量子卫星实现“一步千里”的世界跨越

新华社华盛顿6月15日电(记者林小春 黄堃)从百公里到千公里,中国“墨子号”量子卫星将量子纠缠分发的世界纪录提高了一个数量级。

15日发布的美国《科学》杂志封面上,“墨子号”从星空向地面发出两道光,宛如两条长腿跨出一大步,也象征量子通信向实用迈近一大步。杂志刊发了中国科学技术大学教授、量子卫星项目首席科学家潘建伟等人的论文。

量子纠缠是奇特的量子力学现象。通俗地说,两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”,无论相隔多远,一个量子状态变化,另一个也会改变。爱因斯坦称之为“鬼魅般的远距作用”。

量子纠缠分发,就是将一对有“感应”的量子分置于两地。这尤其适用于保密通信,在此基础上的量子通信技术被誉为信息安全“终极武器”。

潘建伟对新华社记者说:“这项工作为未来开展大尺度量子网络和量子通信实验研究,以及开展外太空广义相对论、量子引力等物理学基本原理的实验检验奠定了可靠的技术基础。”

《科学》杂志在一份简介中将这项中国科学家独立完成的工作称为“一项里程碑式的研究”。论文审稿人认为,这一成果是“兼具潜在实际应用和基础科研重要性的重大技术成就”、“毫无疑问将在学术界和广大社会公众中产生非常巨大的影响”。

这篇题为《基于卫星的纠缠分发距离超过1200公里》的论文说,通过“墨子号”向地面发射光子,每对处于纠缠状态的光子中的一个发向青海德令哈站,另一个发向云南丽江站,两个地面站之间的距离达到1203公里。这是世界上首次实现千公里量级的量子纠缠。

“墨子号”科学应用系统总设计师彭承志说:“这是量子卫星上天以来迄今为止发布的最大成果。”

要让量子通信实用化,需要实现量子纠缠的远距离分发。但量子地面传输无论通过光纤或大气都有较大信号损耗,此前国内外地面实验的分发距离一直停留在百公里量级。

解决这个问题的一个有效办法就是利用卫星向地面分发。作为世界首颗量子科学实验卫星,“墨子号”星地纠缠分发的传输衰减仅是同样距离地面衰减的万亿分之一。但这种方式对精度要求极高,好比从万米高空飞机上扔下一连串硬币,在地面用存钱罐接住。

“这项工作是纠缠分发技术的一个真正突破,”美国麻省理工学院凯克极限量子信息理论中心主任塞思·劳埃德告诉新华社记者,“这项实验表明远距离量子通信确实在技术上可行,让人们看到了在不久的未来构建远程量子通信的希望。”

 
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2017/6/17 18:50:49 wangguowen
我有一个问题。

500公里高空发射的激光束达到地面站时光斑直径可达20米(或许更大),用1米口径的望远镜和效率百分之几十的探测器,能测到的光子数概率远小于千分之一,而一对双胞胎光子被远离的两个地面站的望远镜接收的概率远小于百万分之一了。如果碰巧有一对双胞胎光子各到达两地的探测器,则又如何识别它们就是那对双胞胎光子。不知上述估计是否有误,请知情人指正,否则这种纠缠分发毫无意义。
2017/6/17 14:18:56 mnjz
回复:wangguowen
要理解同一个粒子具有多种态的叠加和波粒二象性等的突破口在数学的“无限”这两字上,要从时空上理解透什么是“无限:,无限和无穷在数学上经常被混淆,时空是怎么产生的也隐藏在“无限”这两个字里。
2017/6/17 13:57:49 mnjz
回复wangguowen
我以很多的数学发现为基础,把量子力学和广义相对论统一起来了,量子力学是时空纠缠的一部分,时空纠缠计算的开头在百度百科词条《极限思想》和《戴德金分割》里能找,时空纠缠是个庞大的体系,量子力学只是它的一部分,还有很多物理事件被隐藏起来,没有被我们认识到。
2017/6/16 16:39:14 wangguowen
回mnjz

《何谓量子纠缠?》见
http://blog.sciencenet.cn/blog-212815-513806.html中的连接文件《何谓量子纠缠.pdf》,其中有详细的数学计算和分析,欢迎做学术讨论,以明真相。
2017/6/16 16:26:43 wangguowen
关于量子纠缠:
盖尔曼(M. Gell-Mann 诺奖得主):“在新闻媒体和各种书籍中传播着的主要歪曲在于暗指甚至明言,测量一个光子的偏振(圆偏振的或平面偏振的)会莫名其妙地影响另一个光子。实际上,这种测量并不会产生任何从一个光子传到另一个光子的物理影响。”
温伯格(S. Weinberg 诺奖得主):“量子力学中纠缠的存在自然产生一个问题,在纠缠体系的一个部分上的测量是否可用于将消息发送到另一部分上,不受有限光速设置的限制。不,不能被利用。”
http://blog.sciencenet.cn/blog-212815-981592.html
(贝尔不等式的谬误与祸害——兼评“世界首颗量子科学实验卫星”)
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