中科大自由空間量子隱形傳態研究取得重大突破

2020-11-26 萬家熱線

8月10日,從中科大傳來有關自由空間量子隱形傳態實驗區的新突破:量子隱形傳態的距離從2010年的16公裡,首次達到了97公裡。

通俗地打個比方來解釋,原本咱們像哈利·波特那樣「嗖」的一聲「幻影移形」,只能從中科大「瞬移」到大蜀山;這一次突破,則讓咱們有望一下子「幻影移形」上太空。

重大突破:理論上實現將人「幻影移形」上太空

中科大院士潘建偉與中科院上海技術物理研究所、光電技術研究所等科研單位聯手,研究「幻影移形」將近10個年頭。 昨天,記者從中科大專門為潘建偉團隊科研進展舉行的新聞發布會上得知,8月9日,國際權威學術期刊《自然》雜誌刊發了他們的研究成果:在國際上首次實現百公裡量級的自由空間量子隱形傳態和糾纏分發,並且通過地面的實驗,證明藉助量子衛星搭建起全球量子通信網絡的可行性。

「自由空間量子隱形傳態,聽上去很難懂。」該項目參與者陳宇翱說,簡單來說,就是不需要藉助任何「郵差」或者是載體,就可完成信息、甚至是物的異地傳遞,「有點像科幻小說寫的『幻影移形』」。2010年,自由空間量子隱形傳態的距離剛剛達到16公裡的時候,誇張地打比方,就是從理論上實現了將人從中科大「幻影移形」到大蜀山;而這一回達到百公裡,也就是從理論上實現將人「幻影移形」送上太空。

「當然,目前實驗中的『瞬移』,還是針對體積很小很小的光子,長遠來說,未來未必不可以實現人的『瞬移』。」

數值測算,地面97公裡相當於太空「瞬移」千公裡

做百公裡「瞬移」的實驗,基地選擇在了青海湖。

在青海湖的實驗,特地在湖泊兩岸各選了一個基站,一端在剛察縣、一端在青海湖觀景平臺,兩地相隔97公裡,隔著青海湖能互相眺望,「青海湖是國內最適合做自由空間量子隱形傳態實驗的地方。」 陳宇翱解釋,海拔達到3000多米的青海湖畔,能見度特別高,100公裡以外的距離都能互相望見,信號損耗相對也較小一些。

「即便是這樣,光子地面上『瞬移』傳遞,與在太空的真空環境相比,損耗還是會大很多。」陳宇翱介紹,測算下來,在地面上完成97公裡「瞬移」,往太空真空環境裡傳遞信號信息,將能達到千公裡的「瞬移」距離。

這樣,將來量子衛星發射上天后,藉助光子將地面的信號信息「瞬移」傳遞到太空衛星時,才能「夠得上」。

近期目標:三五年完成全球量子通信實驗

「幻影移形」的實現可能還有些遙遠。但陳宇翱說,實現了百公裡量級的自由空間量子隱形傳態後,等發射完量子衛星,構建全球量子通信網絡將是大家很快能看到的事兒。

「量子通信網絡將是量子計算機、量子通訊的基礎。」陳宇翱介紹,跟咱們現在生活中所使用的普通電腦、手機通話相比,用量子通信網絡做基礎,無論是計算機的運行、視頻通話的安全性,都將出現「翻天覆地」的變化。

據透露,目前,針對全球量子通信,潘建偉團隊的研究員們還在做最後的技術攻關:量子衛星發送上天后,在無人操作的情況下,怎樣讓衛星上的量子自動將信號信息傳遞發送回地面,還是一個難題。

「不過,我們相信,在三五年內,一定能完成全球量子通信的實驗,我們也將是首先實現量子通信的國家。」

● 科普名詞解釋

「光子」解說:

它們用「心靈感應」完成「瞬移」

對「自由空間量子隱形傳態」這樣專業而陌生的名詞,昨天,陳宇翱也特地上了一堂「科普課」。

「自然界裡的事物,最基礎的構成是『光子』。」陳宇翱介紹,利用光子糾纏的特性,在人工外力作用下,也能讓一些光子像「雙胞胎」一樣,具備「心靈感應」。

「它們像兩枚互相有感應的硬幣,如果A是正面朝上,那麼B也會接收感應,正面朝上。」陳宇翱說,如果用一對擁有「心靈感應」的光子,分別放在兩個地方,它們仍舊能互相影響、保持狀態的一致。

這樣的一對「雙胞胎」被分開多遠後,還能保持「心靈感應」,為我們傳遞信息?

在青海湖,科研人員也做了嘗試:青海湖中心,有個藏傳佛教聖地海心山。隔著這座山的兩岸,科研人員選擇了兩個實驗點,分別放置一個光子,「隔著山,直線距離有102公裡,雖然望不見,但它們之間還是能表現出同樣的性質和狀態,保持『心靈感應』。」

陳宇翱介紹,目前在青海湖的實驗中,兩地之間百公裡自由空間量子隱形傳態,時間同步精度已經達到了1納秒。

相關焦點

  • 重大進展,中科大實現高效的高維量子隱形傳態
    IT之家12月19日消息 據中國科學技術大學官網發布,中科大郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展,該團隊李傳鋒、柳必恆研究組利用六光子系統實驗實現了高效的高維量子隱形傳態。IT之家獲悉,量子隱形傳態是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一。相比二維系統,高維量子網絡具有更高的信道容量、更高的安全性等優點,受到人們的廣泛關注。如何實現高效的高維量子隱形傳態,從而實現高效的高維量子網絡是當前量子信息領域的研究熱點之一。
  • 中科大潘建偉項目組實現量子瞬間傳輸技術重大突破
    如今,中國科學家在這項技術上取得了重大突破。 今年2月26日,《自然》雜誌發表封面文章,介紹了中國科技大學潘建偉項目組的「多自由度量子體系的隱形傳態」研究。通俗地說,這一技術可以讓科學家在異地瞬間獲知粒子狀態,從而開啟了瞬間傳輸技術的大門。
  • 中科大實現高效的高維量子隱形傳態
    【中科大實現高效的高維量子隱形傳態】從中國科學技術大學獲悉,該校郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恆研究組近期利用6光子系統,實現了高效的高維量子隱形傳態。實驗結果表明,量子幹涉可見度在45小時內保持在98%,高維量子隱形傳態保真度達59.6%,為構建高效的高維量子網絡打下堅實基礎。
  • 中科大高維量子通信進展:實現高效高維量子隱形傳態
    中科大高維量子通信進展:實現高效高維量子隱形傳態2020-12-21 19:58出處/作者:C114通信網整合編輯:佚名責任編輯:zhaoyongyu1   高效高維量子隱形傳態的實現為構建高效高維量子網絡打下堅實的基礎。
  • 華東師範大學量子隱形傳態研究獲突破—新聞—科學網
    在量子信息科學中,量子隱形傳態是最重要和極具吸引力的協議之一,利用該協議可以實現對未知量子態無實體地高保真異地傳輸。量子隱形傳態的概念自1993年被提出以來,受到了全球眾多科學家的廣泛關注,並在實驗和理論方面都取得極大的進展。尤其是近年來我國科學家在遠距離星地以及光纖通道量子隱形傳態方面更是取得了一系列突破性進展。
  • 多自由度量子體系隱形傳態首次實現
    原標題:多自由度量子體系隱形傳態首次實現 記者3月5日從中國科學院獲悉,中國科學技術大學潘建偉院士及其同事陸朝陽、劉乃樂等組成的研究小組,在國際上首次成功實現了多自由度量子體系的隱形傳態。近日,《自然》雜誌以封面標題的形式發表了這一成果。
  • 黑科技 中國量子通信取得重大突破
    量子通信揭秘:美國服了) 日前,中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室潘建偉院士、陸朝陽教授等完成的「多自由度量子隱形傳態 」名列2015年度國際物理學領域的十項重大突破榜首。
  • 我國取得突破:成功實現高維度量子的隱形傳態
    就在前兩天中國科學技術大學潘建偉以及其他科學家,在國際上首次成功地實現了高維度量子的隱形傳態那麼高緯度量子隱形傳態究竟是什麼呢?它與瞬間轉移又有什麼樣的關係呢?,因為現在所有的量子隱形傳態實驗都是在量子態的二維子空間進行,當然我國發射的量子衛星,同樣只是二維。
  • 「墨子號」實現星地量子密鑰分發和地星量子隱形傳態圓滿完成全部...
    這是繼先前在國際上率先實現千公裡級星地雙向量子糾纏分發和量子力學非定域性檢驗的研究成果以封面文章形式發表在《科學》雜誌後,我國科學家利用「墨子號」實現的空間量子物理研究另外兩項重大突破。至此,「墨子號」提前圓滿實現全部三大既定科學目標,為我國在未來繼續引領世界量子通信技術發展和空間尺度量子物理基本問題檢驗前沿研究奠定了堅實的科學與技術基礎。
  • 中科大團隊實現高效的高維量子隱形傳態
    實驗結果表明,量子幹涉可見度在45小時內保持在98%,高維量子隱形傳態保真度達59.6%,為構建高效的高維量子網絡打下堅實基礎。該成果日前發表在《物理評論快報》上。量子隱形傳態是指利用「量子糾纏」技術,藉助衛星網絡、光纖網絡等信道,將量子態所攜帶的量子信息傳輸到遙遠地點,而不用傳送物質本身,是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一。相比二維系統,高維量子網絡具有更高的信道容量、更高的安全性等諸多優點。
  • 中科大科學家實現高效的高維量子隱形傳態
    中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恆研究組近期利用6光子系統,實現了高效的高維量子隱形傳態。實驗結果表明,量子幹涉可見度在45小時內保持在98%,高維量子隱形傳態保真度達59.6%,為構建高效的高維量子網絡打下堅實基礎。該成果日前發表在《物理評論快報》上。
  • 空間跳躍有望實現:可持續量子隱形傳態已達44公裡
    這個研究量子隱形傳態的團隊是由美國能源部的費米實驗室,加州理工學院,卡爾加裡大學和AT&T鑄造廠等合作夥伴組成的,他們宣布了對長距離持續的高保真量子隱形傳態的首次展示,傳送距離已達44公裡。
  • 「量子隱形傳態」實驗:能實現科幻中的超時空傳輸嗎?
    利用量子糾纏發展出的量子隱形傳態,可以將物質的未知量子態精確傳送到遙遠地點,就像孫悟空的『筋鬥雲』一樣,可以實現從A地到B地的瞬間傳輸。」專家解釋說,把粒子A的未知量子態傳輸給遠處的另一個粒子B,讓B粒子的狀態變成A粒子最初的狀態。注意傳的是狀態而不是粒子,A、B的空間位置都沒有變化,並不是把A粒子傳到遠處。
  • 新突破!中科大學者實現高效的高維量子隱形傳態
    【新突破!中科大學者實現高效的高維量子隱形傳態】記者從@中國科學技術大學 獲悉,該校郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恆研究組近期利用6光子系統,實現了高效的高維量子隱形傳態。實驗結果表明,量子幹涉可見度在45小時內保持在98%,高維量子隱形傳態保真度達59.6%,為構建高效的高維量子網絡打下堅實基礎。研究成果日前發表在《物理評論快報》上。
  • 量子隱形傳態 傳的是信息不是物質
    」還是個夢,但中國科學技術大學潘建偉、彭承志團隊已經實現了地面與量子衛星「墨子號」之間量子態的「瞬間傳輸」——量子隱形傳態和量子密鑰分發。   這是繼今年6月實現千公裡級星地雙向量子糾纏分發和量子力學非定域性檢驗後,我國科學家利用「墨子號」實現的又兩項重大突破。   星地量子隱形傳態成功有什麼意義?是否意味著距「瞬間轉移」實現已經不遠了?華商報記者近日專訪了西安交通大學理學院應用物理系博士湯衛東。湯衛東從事量子信息理論研究,2006年到2013年曾在潘建偉院士的研究團隊學習、工作。
  • 研究人員實現了持續、高保真的量子隱形傳態實驗
    上圖所示為量子隱形傳態的最新演示。圖片來源:費米實驗室。 就在幾個月前,美國能源部在芝加哥大學舉行的新聞發布會上公布了美國國家量子網際網路的藍圖。 連接粒子 量子隱形傳態是量子態從一個位置到另一個位置的「無實體」轉移。
  • 我科學家首次實現高維度量子隱形傳態
    中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等和奧地利維也納大學塞林格小組合作,在國際上首次成功實現高維度量子體系的隱形傳態。這是自1997年實現二維量子隱形傳態實驗以來,科學家第一次在理論和實驗上把量子隱形傳態擴展到任意維度,為複雜量子系統的完整態傳輸以及發展高效量子網絡奠定了堅實的科學基礎。
  • 華東師大科研團隊在量子隱形傳態方面獲重要突破!
    量子隱形傳態的概念自1993年被提出以來,受到了全球眾多科學家的廣泛關注,並在實驗和理論方面都取得極大的進展。尤其是近年來我國科學家在遠距離星地以及光纖通道量子隱形傳態方面更是取得了一系列突破性進展。信息容量是衡量經典通信體系性能的一個重要指標,其對於構建量子信息體系也同樣重要。荊傑泰教授團隊長期致力於發展高容量量子信息體系。
  • 華東師大科研團隊在量子隱形傳態方面獲重要突破
    量子隱形傳態的概念自1993年被提出以來,受到了全球眾多科學家的廣泛關注,並在實驗和理論方面都取得極大的進展。尤其是近年來我國科學家在遠距離星地以及光纖通道量子隱形傳態方面更是取得了一系列突破性進展。信息容量是衡量經典通信體系性能的一個重要指標,其對於構建量子信息體系也同樣重要。荊傑泰教授團隊長期致力於發展高容量量子信息體系。
  • 瞬間傳輸 量子隱形傳態有多神奇
    這是繼今年6月實現千公裡級星地雙向量子糾纏分發和量子力學非定域性檢驗後,我國科學家利用「墨子號」實現的又兩項重大突破。   星地量子隱形傳態成功有什麼意義?是否意味著距「瞬間轉移」實現已經不遠了?華商報記者近日專訪了西安交通大學理學院應用物理系博士湯衛東。湯衛東從事量子信息理論研究,2006年到2013年曾在潘建偉院士的研究團隊學習、工作。