
中国科学家通过量子科学实验卫星实现两个相距1200多公里的地面站之间的量子态传输破纪录,标志着向构建全球量子信息处理和通信网络迈出了一大步。
此次实验成功由中科大物理学教授潘建伟领衔,潘建伟与团队合著的相关论文于4月26日发表在国际期刊《物理评论快报》上。

长距离量子态传输
通过量子隐形传态实现的长距离量子态传输(QST)是构建量子通信网络的关键途径之一,也是实现多量子信息处理任务的必要条件。在长距离量子纠缠分布的支持下,量子态可以被测量和重构,实现理论上可以无限远的远距离传输。
由于量子纠缠分布的距离和质量受信道损耗、退相干等因素的影响,如何突破传输距离极限一直是科学家们最关心的问题之一。使用卫星携带的纠缠源将纠缠分布到两个偏远的地方以准备和重组量子态是实现这一目标的最可行方法之一。
然而,由于大气湍流,光子在大气通道中传播后,基于量子干涉测量量子态极为困难。在以往的实验中,量子态传输的生产者都是量子纠缠源的拥有者,不可能真正利用第三方提供的纠缠来实现量子态的先发后继传输。

中国发射世界第一颗量子卫星
2016年8月16日,中国发射了世界上第一颗被称为空间尺度量子实验(QUESS)的量子卫星,以中国古代哲学家的名字命名为“墨子”。直到那时,中国研究团队才首次实现了相距1000多公里的两个站之间的纠缠和分发,而墨子平台为量子通信实验提供了宝贵的纠缠分发资源。
为了克服长距离湍流大气传输后的量子光干扰,研究团队通过光集成键合技术开发了一种超高稳定性的光干涉仪,可以在没有主动闭环的情况下长时间保持稳定,并结合量子隐形传态方案基于双光子路径偏振混合纠缠态。
凭借这一技术突破,最终验证了相距1200公里的云南丽江站与青海德令哈地面站之间的长距离量子态传输,在这次成功的实验中,共验证了六个典型的量子态,传输保真度超过了经典极限。
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