首次！“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星實現遠程量子態(tài)傳輸

6日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉及其同事彭承志、陳宇翱、印娟等利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星首次實現了地球上相距1200公里兩個地面站之間的量子態(tài)遠程傳輸，向構建全球化量子信息處理和量子通信網絡邁出重要一步。相關研究成果日前在線發(fā)表在國際知名學術期刊《物理評論快報》上。

遠距離量子態(tài)傳輸通?？梢岳昧孔与[形傳態(tài)來實現，是構建量子通信網絡的重要實現途徑之一，也是實現多種量子信息處理任務的必要元素。量子態(tài)傳輸距離在理論上可以是無窮遠。然而，量子糾纏分發(fā)的距離和品質會受到信道損耗、消相干等因素的影響，如何不斷突破傳輸距離的限制，一直是該領域的重要研究目標之一。

利用星載糾纏源向遙遠的兩地先進行糾纏分發(fā)，再進行量子態(tài)的制備與重構，是實現遠距離量子態(tài)傳輸的最可能路徑之一。但是，由于大氣湍流的影響，光子在大氣信道中傳播后，實現基于量子干涉的量子態(tài)測量是非常困難的。在以往的實驗中，量子態(tài)傳輸的制備方都是量子糾纏源的擁有者，無法真正意義上由第三方提供糾纏來實現先分發(fā)后傳態(tài)的量子態(tài)傳輸。隨著2016年“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星的成功發(fā)射，為量子通信實驗提供了寶貴的糾纏分發(fā)資源。

研究人員利用光學一體化粘接技術實現了具有超高穩(wěn)定性的光干涉儀，無需主動閉環(huán)即可長期穩(wěn)定。利用該技術的突破，結合基于雙光子路徑—偏振混合糾纏態(tài)的量子隱形傳態(tài)方案，在云南麗江站和德令哈地面站之間完成了遠程量子態(tài)的傳輸驗證。實驗中對六種典型的量子態(tài)進行了驗證，傳送保真度均超越了經典極限。千公里的距離為目前地表量子態(tài)傳輸的新紀錄。

這一出色的工作為未來構建全球化的量子信息處理網絡奠定了重要基礎。(吳長鋒)

關鍵詞： 墨子號量子科學實驗衛(wèi)星 遠程量子態(tài)傳輸 量子通信網絡 全球化量子信息處理