Emily+Conover

產(chǎn)生于空間中的光粒子通過量子關聯(lián)的形式連接于2座城市之間，它們的距離達到此前任何試驗距離的10倍以上。

1顆量子通訊衛(wèi)星向地球發(fā)射光子，并將光子的距離分隔為1200多千米。這項壯舉顯示出，光粒子依然可以保持被稱為“量子糾纏”的奇怪的關聯(lián)狀態(tài)，甚至被拋向一個國家的另一端也是如此，中國的科研人員將這一結果在6月16日出版的《科學》雜志上作了報告。此前的距離記錄為100千米。發(fā)射于2016年的獨一無二的衛(wèi)星正在為量子通訊的天基網(wǎng)絡打下基礎。

“對于量子糾纏及量子科學來說，這是一項巨大的成就，”來自于加拿大滑鐵盧大學的物理學家Thomas Jennewein說道。

科學家此前曾向1顆衛(wèi)星發(fā)射光子并完成返回，但那些粒子并沒有發(fā)生糾纏。直到現(xiàn)在，也沒有人能夠在宇宙空間分布糾纏粒子。“顯然，中國目前在量子通訊領域已處于世界領先地位，”Jennewein說道。

這項技術擁有重要的科技應用前景?！按隧椩囼瀸τ谖磥砹孔泳W(wǎng)絡的發(fā)展至關重要，”來自于維也納大學的物理學家Anton Zeilinger說道。這種網(wǎng)絡將使超可靠通訊成為可能，并可跨越全球連接量子計算機。

在兩個粒子之間有一條縹緲的紐帶，糾纏是量子網(wǎng)絡的最本質要素。糾纏的粒子不能被獨立描述；相反，它們形成一個單元，即使被分隔于遠方。測量一個糾纏的粒子便可立即顯示出另一個的狀態(tài)。為了執(zhí)行量子通訊，科學家從各個地方發(fā)送了糾纏的光子。但是光子只能夠通過空氣或者光纖在被物質材料吸收之前傳播到遠方，這就限定了可能通訊的距離。在虛空中，光子可以傳播得更遠。

中國的這顆衛(wèi)星被命名為“墨子號”，墨子是中國古代的一名哲學家。使用這顆衛(wèi)星，研究人員向其下方位于中國北部的德令哈及位于中國南部的麗江發(fā)射了相互糾纏的光子對。在那里，瞄向衛(wèi)星的望遠鏡探測到了粒子。為了確認粒子處于糾纏狀態(tài)，以及量子力學所具有的奇異特性，研究人員使用光子對進行了貝爾實驗（Belltest），貝爾實驗可用來分析兩個粒子間的相關性。實驗再次確認了這種在遠超以前所達到距離情況下的超小粒子的奇異物理現(xiàn)象。

為了完成試驗，研究人員不得不升級他們的量子設備以使其在宇宙空間工作。那項技術令人驚嘆不已，來自于慕尼黑Ludwig-Maximilians大學的物理學家Harald Weinfurter說道。

“這是從室內試驗到真正工作于衛(wèi)星設備所邁出的一大步，”他說道。在空間中，靈敏的元器件必須要面對惡劣的環(huán)境，諸如波動的溫度及振動。同時，為了裝載入衛(wèi)星，全部包裹必須要小且輕。

光子檢測也是件令人生畏的事情。墨子衛(wèi)星位于地球上方500千米的高空，在它呼嘯飛過時，引導激光幫助研究人員將地基望遠鏡指向正確的方向來捕獲光子。其精密程度就像在埃菲爾鐵塔頂端瞄準一個人的頭發(fā)絲。

研究人員表示，量子糾纏將會在未來成為全球通訊的一個重要資源?！敖裉煳覀兊馁~單中包含有電費和水費”，來自于中國科學技術大學的物理學家，也是此項研究的合著者，物理學家陸朝陽說道：“當量子糾纏作為量子通訊的一項基本要求時，或許某一天我們還需要付一些量子糾纏的費用呢！”endprint