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墨子号卫星向相隔 1,200 公里的两地发送纠缠光子对

量子加密通信的发展又往前迈了一步。

Sanji Feng
2017 年 6 月 16 日, 下午 06:49
Xinhua News Agency via Getty Images
在量子加密通信的研究领域,如何长距离传输纠缠光子一直是个很大的难题。不过最近我国的科学家们,利用去年八月发射的墨子号量子卫星,在这件事上取得了一些突破。哪怕在光纤里「走」上 240 公里就会衰减的纠缠光子对,之前在大气环境中最远也只能在相隔 100 公里左右的两地间进行量子纠缠的验证实验。而有了卫星这个太空里的「中间点」后情况就有所不同,得益于轨道周围的真空环境,发射纠缠光子对时受到的干扰会远小于地面。

基于这一事实,研究者们成功从太空中,往相距约 1,200 公里的云南丽江和青海德令哈地面站发送了纠缠光子对。当然,具体的实验过程并不像读起来那么容易,尽管墨子号上搭载的结晶体每次能生成 600 万对纠缠光子,但到了地面站上,平均下来大概也就只有每秒探测到一对而已。「这是一项很具挑战性的任务。」参与实验的知名量子物理学家陆朝阳在接受 Wired 采访时说道,「它就好像要你在 300 米外看清楚一根头发(一样困难)。」这次实验的成果被刊登在了最新一期的《Science》杂志上,同时也为未来基于量子纠缠的加密系统开发打下了良好的基础。