中国量子通信领跑世界 “墨子号”卫星提前实现全部既定科学目标

2017-08-10 09:46 来源:人民网-人民日报 
2017-08-10 09:46:34来源:人民网-人民日报作者:责任编辑:李丹凝

  中国量子通信领跑世界(砥砺奋进的五年)

中国量子通信领跑世界 “墨子号”卫星提前实现全部既定科学目标

中国量子通信领跑世界 “墨子号”卫星提前实现全部既定科学目标

  日前,中国科学院在京召开新闻发布会,宣布“墨子号”量子科学实验卫星提前并圆满实现全部三大既定科学目标,为我国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究奠定了坚实的科学与技术基础。

  由中国科学技术大学潘建伟教授领衔的中国科学院联合研究团队利用“墨子号”量子科学实验卫星,在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态。这是继先前在国际上率先实现千公里级星地双向量子纠缠分发和量子力学非定域性检验之后,我国科学家利用“墨子号”量子卫星实现的空间量子物理研究另外两项重大突破。

  此次圆满完成的星地高速量子密钥分发实验和地星量子隐形传态实验,使得安全通信速率比传统技术提升万亿亿倍,为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了坚实的科学和技术基础,并向空间尺度的量子物理和量子引力的实验探索迈出了第一步。同时,也标志着我国量子通信领域的研究在国际上达到全面领先的优势地位。据悉,两项成果拟于8月10日同时在线发表于国际权威学术期刊《自然》杂志上。

  延伸阅读

  量子卫星三大科学目标圆满实现

  作为世界首颗量子科学实验卫星,“墨子号”自去年发射以来就一直备受关注。近日,中国科学院举行新闻发布会,宣布“墨子号”量子卫星预先设定的三大科学目标全部提前圆满实现,这一重大成果今天(10日)在国际权威学术期刊《自然》在线发表。

  2016年8月16日,由我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星成功发射,瞄准了量子研究领域最前沿的三大科学目标。在中国科学院新闻发布会上,量子卫星首席科学家潘建伟介绍,继今年6月实现千公里级量子纠缠分发后,我国科学家在国际上首次成功实现了卫星和地面之间的量子密钥分发和量子隐形传态,标志着“墨子号”预先设定的三大科学目标全部圆满完成。

  量子卫星首席科学家 中科院院士 潘建伟:我们也非常开心,我们预想中两年里完成的科学实验任务,其实一年就已经完全完成了。

  被称为“幽灵粒子”的量子,是指构成物质的最小单元,分子、原子、光子等微观粒子都是量子的表现形态。由于量子具有叠加和纠缠等很多神奇特性,量子理论已经催生了很多革命性的技术,比如晶体管、激光器,甚至最前沿的量子通信和量子计算,而量子科学研究也成为国际最前沿的探索领域。经过十多年研究部署,中国科学院潘建伟研究团队联合国内多家科研机构,在去年成功发射了世界首颗量子科学实验卫星,引起了国内外广泛关注和高度评价。在轨运行仅一年时间,“墨子号”就提前完成了全部预先设定的三大科学目标,为我国继续引领世界量子通信技术发展奠定了坚实的基础。

  《自然》物理科学主编 卡尔·齐姆勒斯:这两篇论文的发表意味着潘建伟教授和他的研究团队顺利完成了三项量子实验的展示,这些实验将会是全球任何基于空间的量子网络的核心组成部分。正因为有了这些努力,该研究团队才能够将应用型量子通信技术方面的研究提升到如此的天文高度。(央视记者帅俊全 徐进 何续亮 )

  详解“墨子号”神奇使命

  在卫星和地面之间这么遥远的距离进行量子实验,这在人类历史上也是首次。那么,“墨子号”量子卫星和地面五大台站一起配合实现的三大科学目标究竟是什么呢?

  量子密钥分发 远距离保密通信

  量子卫星的第一个任务就是量子密钥分发,通俗地说就是量子保密通信。也就是意味着卫星在轨运行过程中,它会将不同的单光子束分别发送到北京的兴隆站和新疆的南山站,然后地面的工作人员会将接收到的光子进行测量,从而约定密码,最终以实现遥远两地之间绝对安全的量子保密通信。

  量子纠缠分发 验证超远距离作用

  量子卫星的第二个实验就是量子纠缠分发。实验中,卫星会制备出一对纠缠光子,然后把它们分别发送到位于云南的丽江站和青海的德令哈站。根据量子的纠缠理论,虽然这两个量子的状态不断变化,而且是不确定的,但只要测量其中的一个光子,也就知道了另外一个光子的状态,形象地说就好像是双胞胎的心灵感应。实验人员同时对这两个接收到的光子进行独立测量,从而以验证爱因斯坦所说的这种 “幽灵般的超远距离作用”是否真的存在。

  量子隐形传态 量子世界的时空穿越

  时空穿越一直是人类的梦想。在量子世界中,这种时空穿越的现象真的存在,这就是量子卫星要进行的第三个实验——量子隐形传态。顾名思义,就是用隐形的方式传输量子的状态。实验中,科研人员会在地面的实验站制备出一对纠缠光子,一个留在地面,一个发送到卫星上。与此同时,科研人员还会再制备出第三个光子,让它和地面的光子发生新的纠缠。按照量子的理论,在地面的两个光子纠缠在一起的同时,天上的光子不再和地面的光子纠缠,反而会呈现出地面上第三个光子的状态,就好像把地面的第三个光子瞬间传送到了空中。“墨子号”卫星提前实现全部既定科学目标

[责任编辑:李丹凝]

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