“墨子號”量子科學實驗衛星新成果:實現1200公裏地麵站間量子態遠程傳輸
近日,中國科學技術大學潘建偉(wei) 團隊利用“墨子號”量子科學實驗衛星在遠距離的量子態傳(chuan) 輸方麵取得重要實驗進展。該實驗首次實現了地球上相距1200公裏兩(liang) 個(ge) 地麵站之間的量子態遠程傳(chuan) 輸,向構建全球化量子信息處理和量子通信網絡邁出重要一步。相關(guan) 研究成果日前在國際學術期刊《物理評論快報》上發表。
遠距離量子態傳(chuan) 輸通常可以利用量子隱形傳(chuan) 態來實現,是構建量子通信網絡的重要實現途徑之一,也是實現多種量子信息處理任務的必要元素。通過遠距離量子糾纏分發的輔助,量子態可通過測量然後再重構的方式完成遠距離的傳(chuan) 輸,傳(chuan) 輸距離在理論上可以是無窮遠。但在實現中,量子糾纏分發的距離和品質會(hui) 受到信道損耗、消相幹等因素的影響,如何不斷突破傳(chuan) 輸距離的限製,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(liang) 地先進行糾纏分發,再進行量子態的製備與(yu) 重構,是實現遠距離量子態傳(chuan) 輸的最可能路徑之一。然而,由於(yu) 大氣湍流的影響,光子在大氣信道中傳(chuan) 播後,實現基於(yu) 量子幹涉的量子態測量是非常困難的。在以往的實驗中,量子態傳(chuan) 輸的製備方都是量子糾纏源的擁有者,無法真正意義(yi) 上由第三方提供糾纏來實現先分發後傳(chuan) 態的量子態傳(chuan) 輸。
2016年,隨著“墨子號”量子科學實驗衛星的成功發射,研究團隊首先實現了千公裏的雙站糾纏分發,“墨子號”平台為(wei) 量子通信實驗提供了寶貴的糾纏分發資源。
為(wei) 了克服遠距離湍流大氣傳(chuan) 輸後的量子光幹涉難題,實驗團隊利用光學一體(ti) 化粘接技術實現了具有超高穩定性的光幹涉儀(yi) ,無需主動閉環即可長期穩定。利用該技術突破,結合基於(yu) 雙光子路徑-偏振混合糾纏態的量子隱形傳(chuan) 態方案,在雲(yun) 南麗(li) 江站和德令哈地麵站之間完成了遠程量子態的傳(chuan) 輸驗證。實驗中對六種典型的量子態進行了驗證,傳(chuan) 送保真度均超越了經典極限。千公裏的距離創下目前地表量子態傳(chuan) 輸的新紀錄。該工作為(wei) 未來構建全球化的量子信息處理網絡奠定了重要基礎。(總台央視記者 帥俊全)
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