新加坡科學家在人造衛星上證明了量子糾纏,網友:聽過Micius嗎?

2020-12-05 熙巖知識百科

量子糾纏是指兩個粒子在一段距離內變得不可分割地聯繫在一起，因此一個粒子在某個方面充當另一個粒子的指示器，這條牢不可破的鏈路也許有一天會成為超高速、超安全的量子網際網路的基礎，雖然量子網際網路還有一段路要走，但如果我們想讓它工作的話，還需要除光纖以外的多種設備支持，因此，科學家們正在通過各種新的技術和手段來測試量子糾纏，甚至將實驗室搬上了太空。

近日，新加坡國立大學國立量子技術中心（CQT）的一項實驗項目就將實驗地點選擇在了太空中一個名為SpooQy-1 CubeSat的人造衛星上面並使用藍色雷射二極體和非線性晶體來產生糾纏光子對。SpooQy-1 CubeSat通常會被人們稱為量子納米衛星，它是一種基於QKD（量子密鑰分配）的技術，由於其符合CubeSat標準，因此科學家們計劃在3U CubeSat上進行演示實驗。

而對於標準CubeSat衛星來說，它是一種用於太空研究 的 小型衛星，由 10 cm×10 cm×11.35 cm 立方單位的倍數組成。 每單位的立方衛星重量不超過 1.33 公斤，立方衛星常由 國際太空站 上的人員部署進入軌道，或作為 發射載具 上的 次要荷載。 截至 2019 年 1 月，人類已發射超過 1000 枚立方衛星。已有 900 多個成功部署至軌道、80 多個因發射失敗而被摧毀。

新加坡國立大學的量子物理學家艾託爾·維拉爾（Aitor Villar）認為，或許在不久的將來，人類可以建成全球量子網絡通信系統，將量子信號傳輸給地球上或太空中不同的量子接收設備。這些信號可用於實現任何類型的量子通信使用，從用於極其安全的數據傳輸的量子密鑰分配到量子隱形傳態，即通過在遠處複製量子系統的狀態來傳輸數據信息。

可以說這項技術在許多應用領域都會是顛覆性的，它不僅能運用於實際的太空環境當中，而且還是在一個小於20釐米×10釐米（7.87英寸×3.94英寸）的設備上完成的，並且這個設備的重量只有2.6公斤（5.73磅）。

艾託爾·維拉爾表示：雖然中國的量子科學實驗衛星Micius是人類史上第一個在外太空中開展的量子通信實驗項目，但SpooQy-1相比於Micius來說體積更小，如果我們要使用衛星作為未來量子通信的基礎，那麼其設備體積將是至關重要的。

SpooQy-1 CubeSat於去年從國際空間站發射升空，它的特殊設計之處在於能夠保護糾纏的光子源不受來自地球及其周圍軌道的壓力和溫度的影響。SpooQy-1 CubeSat上的光子對在16攝氏度到21.5攝氏度（60.8攝氏度到70.07華氏度）之間會糾纏在一起。不僅如此，該系統還被設計成可以在低功耗的環境狀態下運行。在接下來的幾年裡，研究小組希望研製出一種量子接收器，它可以與SpooQy-1 CubeSat衛星進行通信，並提高SpooQy-1 CubeSat設備支持量子網絡的整體能力。

以太空為基礎背景的全球量子網絡研究勢必會成為未來天基量子領域的重要組成部分，同時也彰顯著國與國之間針對空間探索的科技水平，作為航天大國的我們，自然不能落後於人，是這樣嗎？歡迎評論區留言。

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