量子態(tài)隱形傳輸穿越大氣層證實為全球化量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)

　　在此間獲悉,由中國科大和清華大學(xué)組成的聯(lián)合小組成功實現(xiàn)了世界上最遠距離的量子態(tài)隱形傳輸,16公里的傳輸距離比原世界紀錄提高了20多倍。實驗結(jié)果首次證實了在自由空間進行遠距離量子態(tài)隱形傳輸?shù)目尚行?為全球化量子通信網(wǎng)絡(luò)最終實現(xiàn)奠定了重要基礎(chǔ)。

　　據(jù)聯(lián)合小組研究成員彭承志教授介紹,量子態(tài)隱形傳輸是一種全新通信方式,它傳輸?shù)牟辉偈墙?jīng)典信息而是量子態(tài)攜帶的量子信息,是未來量子通信網(wǎng)絡(luò)的核心要素。利用量子糾纏技術(shù),需要傳輸?shù)牧孔討B(tài)如同科幻小說中描繪的“超時空穿越”,在一個地方神秘消失,不需要任何載體的攜帶,又在另一個地方瞬間神秘出現(xiàn)。這一奇特的現(xiàn)象引起了學(xué)術(shù)界廣泛興趣。1997年,奧地利蔡林格小組在室內(nèi)首次完成了量子態(tài)隱形傳輸?shù)脑�理性實驗驗證。2004年,這個小組利用多瑙河底的光纖信道,成功地將量子態(tài)隱形傳輸距離提高到600米。但由于光纖信道中的損耗和環(huán)境的干擾,量子態(tài)隱形傳輸?shù)木嚯x難以大幅度提高。

　　2004年,中國科大潘建偉、彭承志等研究人員開始探索在自由空間實現(xiàn)更遠距離的量子通信。在自由空間,環(huán)境對光量子態(tài)的干擾效應(yīng)極小,而光子一旦穿透大氣層進入外層空間,其損耗更是接近于零,這使得自由空間信道比光纖信道在遠距離傳輸方面更具優(yōu)勢。這個小組2005年在合肥創(chuàng)造了13公里的自由空間雙向量子糾纏分發(fā)世界紀錄,同時驗證了在外層空間與地球之間分發(fā)糾纏光子的可行性。2007年開始,中國科大——清華大學(xué)聯(lián)合小組在北京八達嶺與河北懷來之間架設(shè)長達16公里的自由空間量子信道,并取得了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破,最終在2009年成功實現(xiàn)了世界上最遠距離的量子態(tài)隱形傳輸,證實了量子態(tài)隱形傳輸穿越大氣層的可行性。

　　聯(lián)合小組在自由空間量子通信領(lǐng)域的一系列工作,得到了科技部重大科學(xué)研究計劃、中科院知識創(chuàng)新工程重大項目和國家自然科學(xué)基金項目等支持,并引起了國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注,6月1日出版的英國《自然》雜志子刊《自然·光子學(xué)》以封面論文形式發(fā)表了這一研究成果。英國的《新科學(xué)家》、美國的《今日物理》、美國物理學(xué)會新聞網(wǎng)站均及時報道了這個研究成果。

　　記者　李陳續(xù)、通訊員　楊保國