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研究實現量子傳輸143千米破中國團隊所創

发布时间:2019-06-07 21:25:42

  在奥地利物理学家安东 塞林格(Anton Zeilinger)的领导下,一个国际研究团队已经成功实现了量子态在拉帕尔马岛(La Palma)和特内里费岛(Tenerife,与前者均属加纳利群岛Canary Islands)之间的传输,传输距离超过143公里,打破了几个月前刚由中国研究者创下的97千米记录。

  然而破记录并不是科学家的首要目标。该实验为量子化全球信息络的构建提供了基础,其中,相较于传统技术,量子力学效应使得信息交换更安全,某些运算的执行更高效。在未来的 量子互联 中,量子态隐形传输将成为量子计算机间信息传输的密钥协议。

  在量子態隱形傳輸實驗中,原則上,量子態 而非實物 可以在任意遠的距離間彼此交換。即使不知道接收者的確切位置,該過程同樣能夠進行。這種交換同樣可以用于傳輸信息或作為未來量子計算機的一個操作。在這些應用中,載有量子態編碼信息的光子必須可靠地完成遠距離傳輸,并保證脆弱的量子態無損。在這一實驗中,奧地利物理學家已經建立起一個量子連接,適用于超過100千米的量子態隱形傳輸,開拓了新的視野。

  参与实验的一名科学家马晓松(音译)称: 实现远达143千米的量子态隐形传输一直是个巨大的技术挑战。 光子必须在两个岛屿间的紊流大气中传递。在这么远距离的传输实验中,的信号损失过于严重,并不适用。为了达到目标,科学家实施了一系列技术创新。来自德国加兴(Garching)马克斯普朗克量子光学研究所(Max Planck Institute for Quantum Optics)的一个理论研究组和加拿大滑铁卢大学(University of Waterloo)的实验组为此提供了支持。马教授也称: 一种叫 积极前馈 的方法是我们实验成功的重要一步,这是我们首次在远距离实验中使用这种方法。它帮助我们将传输速率提高了一倍。 在积极前馈协议中,传统数据和量子信息一起被发送,这使接收者更高效地解码传送的信号。

  我们的实验表明,今天量子技术已日趋成熟,可以在实际应用中发挥巨大的作用。 安东 塞林格(Anton Zeilinger)说道, 下一步就是基于卫星的量子态隐形传输,这将使在全球范围内成为可能。我们现在已经朝着这个方向迈出了重要的一步,接下来将利用我们的专业知识,与中国科学院的同僚进行一项国际合作。我们的目标是发射一颗 量子卫星 。

  鲁珀特 尔森(Rupert Ursin)自2002年起就与塞林格(Zeilinger)合作进行长距离量子传输实验,他补充道: 我们的最新成果展现出一幅非常鼓舞人心的图景,在未来的实验中,我们将能在地球和卫星间或两个卫星间交换信号。 近地轨道卫星通常飞行于地球表面上空200至1200千米范围内。例如,国际空间站(International Space Station)就位于高约400千米的轨道上。 在穿过大气传输的途中,有上千种因素造成信号衰减,但我们设法完成了量子态隐形传输实验。在基于卫星的实验中,传输距离会更长,但信号需要穿过的大气更少。我们已经为进行这样的实验奠定了坚实的基础。

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