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。