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中国科学家实现超长距离的量子纠缠分发:1203公里


2017/6/16 11:35:12 编辑:admin 来源:本站整理 
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  • “量子纠缠”虽然诡异, 但却取得了不少进展。 最近, 中国科技大学上海研究院的科学家成功通过卫星实现了超过1200公里的量子纠缠分发——向两个相距1203公里的地面站发送了两个纠缠光子, 打破了原先100多公里的记录。 对检测量子物理和量子网络而言, 远距离的纠缠分发至关重要。 量子纠缠是一种奇特的物理现象, 指的是两个粒子无论相隔多远都能产生关联, 能够瞬间互相影响对方。 举例而言, 如果我们使其中一个粒子顺时针旋转, 那么另一个粒子必定会逆时针旋转, 无论它们相距1厘米、还是相隔整个宇宙。 如今, 量子纠缠已成为人们探索远距离传输信息的关键。 但在此之前, 物理学家只实现了100多公里的量子纠缠分发, 因为实现远距离纠缠非常棘手——无论通过光纤还是大气, 粒子都容易在传输过程中丢失。 为解决此问题, 科学家伤透了脑筋。 有人提出将传输线分割为好几段, 在光纤中交换、提炼、储存量子信息。 这听起来不错, 但在实际应用中, 使上述元素无缝衔接依然很难。
    如今, 中国团队想出了更好的办法。 他们采用激光束和卫星技术, 实现全球量子网络。 他们借助“墨子号”——去年发射的全球首台量子卫星, 用纠缠光子和中国境内三个地面站进行通讯。 其中, 地面站彼此相隔约1200公里, 距离轨道卫星500-2000公里。 他们采用分束器, 将激光束分为不同极性的两束, 其中一束用于发送纠缠光子, 另一束用于接收光子。 在长途旅行中, 光子保持着纠缠, 并成功被相隔1200公里的地面站所接收。
    实验结果证实了量子纠缠的非定域性。 此外, 这项基于卫星的新方法将连接效率提升了12-17个数量级!它的优势在于卫星能够轻易覆盖两个相隔数千公里的地面接收站。 由于大部分传输路径是真空的, 因此过程中几乎不会损失粒子。 即便人们将来能够制造出完美光纤, 此方式依旧能将效率提升4-8个数量级。 从优质通讯网络到安全支付系统, 量子纠缠分发具有广泛应用。
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