中国量子卫星“墨子号” 实现一步千里的世界跨越

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。

彭承志总师

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。”

【相关阅读】今年气候反常是中国“墨子号”量子卫星所致?外媒又开始酸了

外媒planet-today.ru 网站称，2017年春反常的冷，甚至到现在了，已经是夏天了，地球的一些地方仍很冷，可能是因中国的量子卫星所致。

专家们解释说，卫星上安装有能改变地球气候的设备。这个可能让气候变冷的“墨子号”量子卫星的发射，是为了中国科学家在两年内进行太空量子通信实验，尤为重要的是进行量子传送试验。

据说，试验时出现了点意外，结果导致负离子，即很有可能影响天气的大气离子的数量剧增。

未必可以认为在距地面400至600公里的高空，即恰好是中国量子卫星所在的高度，负离子的浓度比正常高出1万倍，是偶然的。随着时间的推移，这些离子的浓度会恢复正常，但是量子影响天气的事实的确让人担忧。planet-today.ru网站指出。

然而，上述观点遭到了《莫斯科共青团员报》的反驳。文章称，值得指出的是，中国卫星进行的试验实际上未必会引起这种“副作用”。

量子传送并非多么超前，尽管听起来有些新颖。这里不是指的物质远距离的传递，而只是利用量子纠缠来传递信息。量子通信几乎可以杜绝信息的“窃听”。

“量子传送”示意图

量子传送其实并不是引起外行人恐惧的唯一现象。例如，不久前媒体还大量报道称，新型粒子加速器的启动将导致黑洞或者另一时空维度的出现。

由此可见，不该把今年春天天气的反常归咎于中国的《墨子号》卫星，《莫斯科共青团员报》指出。