中國科學技術大學潘建偉院士及同事彭承志、陳宇翱、印娟等利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星，首次實現(xiàn)了地球上相距1200公里兩個地面站之間的量子態(tài)遠程傳輸，向構(gòu)建全球化量子信息處理和量子通信網(wǎng)絡邁出重要一步。相關成果日前在線發(fā)表于《物理評論快報》。
2012年，潘建偉團隊在國際上首次實現(xiàn)百公里自由空間量子隱形傳態(tài)。10年過去了，團隊成功實現(xiàn)突破，創(chuàng)造了1200公里地表量子態(tài)傳輸?shù)男录o錄。
通過遠距離量子糾纏分發(fā)的輔助，量子態(tài)可通過測量然后再重構(gòu)的方式完成遠距離的傳輸，傳輸距離在理論上可以是無窮遠。但在實現(xiàn)中，量子糾纏分發(fā)的距離和品質(zhì)會受到信道損耗、消相干等因素的影響。如何不斷突破傳輸距離的限制，一直是該領域的重要研究目標之一。
利用星載糾纏源向遙遠的兩地先進行糾纏分發(fā)，再進行量子態(tài)的制備與重構(gòu)，是實現(xiàn)遠距離量子態(tài)傳輸?shù)淖羁赡苈窂街弧Ｈ欢捎诖髿馔牧鞯挠绊懀庾釉诖髿庑诺乐袀鞑ズ螅瑢崿F(xiàn)基于量子干涉的量子態(tài)測量非常困難。
在以往實驗中，量子態(tài)傳輸?shù)闹苽浞蕉际橇孔蛹m纏源的擁有者，無法真正意義上由第三方提供糾纏來實現(xiàn)先分發(fā)后傳態(tài)的量子態(tài)傳輸。隨著“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星的成功發(fā)射，潘建偉團隊首先實現(xiàn)了千公里的雙站糾纏分發(fā)，“墨子號”平臺為量子通信實驗提供了寶貴的糾纏分發(fā)資源。
為了克服遠距離湍流大氣傳輸后的量子光干涉難題，實驗團隊利用光學一體化粘接技術實現(xiàn)了具有超高穩(wěn)定性的光干涉儀，無需主動閉環(huán)即可長期穩(wěn)定。結(jié)合基于雙光子路徑—偏振混合糾纏態(tài)的量子隱形傳態(tài)方案，團隊在云南麗江站和德令哈地面站之間完成了遠程量子態(tài)的傳輸驗證，并在實驗中對6種典型的量子態(tài)進行了驗證，傳送保真度均超越了經(jīng)典極限。
審稿人認為，“這個實驗比以前實驗更具挑戰(zhàn)性，克服了重大的技術挑戰(zhàn)，對未來量子通信的應用具有重要意義。”
王敏
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