量子態隱形傳輸穿越大氣層證實為全球化量子通信網絡奠定基礎

　　在此間獲悉,由中國科大和清華大學組成的聯合小組成功實現了世界上最遠距離的量子態隱形傳輸,16公里的傳輸距離比原世界紀錄提高了20多倍。實驗結果首次證實了在自由空間進行遠距離量子態隱形傳輸的可行性,為全球化量子通信網絡最終實現奠定了重要基礎。

　　據聯合小組研究成員彭承志教授介紹,量子態隱形傳輸是一種全新通信方式,它傳輸的不再是經典信息而是量子態攜帶的量子信息,是未來量子通信網絡的核心要素。利用量子糾纏技術,需要傳輸的量子態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。這一奇特的現象引起了學術界廣泛興趣。1997年,奧地利蔡林格小組在室內首次完成了量子態隱形傳輸的原理性實驗驗證。2004年,這個小組利用多瑙河底的光纖信道,成功地將量子態隱形傳輸距離提高到600米。但由于光纖信道中的損耗和環境的干擾,量子態隱形傳輸的距離難以大幅度提高。

　　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更遠距離的量子通信。在自由空間,環境對光量子態的干擾效應極小,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勢。這個小組2005年在合肥創造了13公里的自由空間雙向量子糾纏分發世界紀錄,同時驗證了在外層空間與地球之間分發糾纏光子的可行性。2007年開始,中國科大——清華大學聯合小組在北京八達嶺與河北懷來之間架設長達16公里的自由空間量子信道,并取得了一系列關鍵技術突破,最終在2009年成功實現了世界上最遠距離的量子態隱形傳輸,證實了量子態隱形傳輸穿越大氣層的可行性。

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

　　記者　李陳續、通訊員　楊保國