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量子态隐形传输穿越大气层证实为全球化量子通信网络奠定基础
在此间获悉,由中国科大和清华大学组成的联合小组成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输,16公里的传输距离比原世界纪录提高了20多倍。实验结果首次证实了在自由空间进行远距离量子态隐形传输的可行性,为全球化量子通信网络最终实现奠定了重要基础。
据联合小组研究成员彭承志教授介绍,量子态隐形传输是一种全新通信方式,它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息,是未来量子通信网络的核心要素。利用量子纠缠技术,需要传输的量子态如同科幻小说中描绘的“超时空穿越”,在一个地方神秘消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方瞬间神秘出现。这一奇特的现象引起了学术界广泛兴趣。1997年,奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证。2004年,这个小组利用多瑙河底的光纤信道,成功地将量子态隐形传输距离提高到600米。但由于光纤信道中的损耗和环境的干扰,量子态隐形传输的距离难以大幅度提高。
2004年,中国科大潘建伟、彭承志等研究人员开始探索在自由空间实现更远距离的量子通信。在自由空间,环境对光量子态的干扰效应极小,而光子一旦穿透大气层进入外层空间,其损耗更是接近于零,这使得自由空间信道比光纤信道在远距离传输方面更具优势。这个小组2005年在合肥创造了13公里的自由空间双向量子纠缠分发世界纪录,同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子的可行性。2007年开始,中国科大——清华大学联合小组在北京八达岭与河北怀来之间架设长达16公里的自由空间量子信道,并取得了一系列关键技术突破,最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输,证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性。
联合小组在自由空间量子通信领域的一系列工作,得到了科技部重大科学研究计划、中科院知识创新工程重大项目和国家自然科学基金项目等支持,并引起了国际学术界的广泛关注,6月1日出版的英国《自然》杂志子刊《自然·光子学》以封面论文形式发表了这一研究成果。英国的《新科学家》、美国的《今日物理》、美国物理学会新闻网站均及时报道了这个研究成果。
记者 李陈续、通讯员 杨保国 (来源：光明日报)
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