圖為發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)。新華網(wǎng) 王瑩攝

　　新華網(wǎng)合肥6月16日電（王瑩）中國“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星重大科研成果16日在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)發(fā)布。中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉在會(huì)上介紹，“墨子號(hào)”量子星在軌運(yùn)行期間，預(yù)定科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)順利實(shí)施。近期，在國際上率先實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)的星地雙向量子糾纏分發(fā)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了空間尺度下嚴(yán)格滿足“愛因斯坦定域性條件”的量子力學(xué)非定域性檢驗(yàn)，在空間量子物理研究方面取得重大突破。

　　量子糾纏被愛因斯坦稱之為“鬼魅般的超距作用”，它是兩個(gè)（或多個(gè)）粒子共同組成的量子狀態(tài)，無論粒子之間相隔多遠(yuǎn)，測(cè)量其中一個(gè)粒子必然會(huì)影響其它粒子，這被稱為量子力學(xué)非定域性。量子糾纏所體現(xiàn)的非定域性是量子力學(xué)最神奇的現(xiàn)象之一。

　　據(jù)潘建偉介紹，量子糾纏分發(fā)就是把制備好的兩個(gè)糾纏粒子（通常為光子）分別發(fā)送到相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn)。通過觀察兩個(gè)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)測(cè)量結(jié)果是否破壞貝爾不等式，可以用來驗(yàn)證量子力學(xué)非定域性的存在。同時(shí)，利用量子糾纏所建立起的量子信道，也是構(gòu)建量子信息處理網(wǎng)絡(luò)的基本單元。

　　由于量子糾纏非常脆弱，會(huì)隨著光子在光纖內(nèi)或者地表大氣中的傳輸距離而衰減，以往的量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)只停留在百公里的距離。量子糾纏“鬼魅般的超距作用”在更遠(yuǎn)的距離上是否仍然存在？會(huì)不會(huì)受到引力等其它因素的影響？這些基本物理問題的驗(yàn)證都需要實(shí)現(xiàn)上千公里甚至更遠(yuǎn)距離的糾纏分發(fā)；另一方面，要實(shí)現(xiàn)廣域的量子網(wǎng)絡(luò)也自然要求遠(yuǎn)距離的糾纏分發(fā)。

　　如何實(shí)現(xiàn)這樣遠(yuǎn)距離的糾纏分發(fā)？潘建偉告訴記者，理論上有兩種途徑可以擴(kuò)展量子糾纏分發(fā)的距離。一種是利用量子中繼，盡管量子中繼的研究在近些年已取得了系列重要突破，但是目前仍然受到量子存儲(chǔ)壽命和讀出效率等因素的嚴(yán)重制約而無法實(shí)際應(yīng)用于遠(yuǎn)程量子糾纏分發(fā)。另一種是利用衛(wèi)星，因?yàn)樾堑亻g的自由空間信道損耗小，在遠(yuǎn)程量子通信中比光纖更具可行性，結(jié)合衛(wèi)星的幫助，可以在全球尺度上實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的量子糾纏分發(fā)。

　　記者了解到，潘建偉團(tuán)隊(duì)早在2003年就提出了利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子糾纏分發(fā)的方案，隨后于2005年在國際上首次實(shí)現(xiàn)了水平距離13公里（大于大氣層垂直厚度）的自由空間雙向量子糾纏分發(fā)。2010年，該團(tuán)隊(duì)又在國際上首次實(shí)現(xiàn)了基于量子糾纏分發(fā)的16公里量子態(tài)隱形傳輸。2011年底，中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”正式立項(xiàng)。2012年，潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的中科院聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在青海湖實(shí)現(xiàn)了首個(gè)百公里的雙向量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)，充分驗(yàn)證了利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)量子通信的可行性。隨后，團(tuán)隊(duì)艱苦攻關(guān)，最終研制成功了“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。衛(wèi)星于2016年8月16日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過四個(gè)月的在軌測(cè)試，2017年1月18日正式交付開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)。星地量子糾纏分發(fā)作為衛(wèi)星的三大科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)之一，是國際上首次在空間尺度上開展的量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)。

　　發(fā)布會(huì)上，潘建偉向記者介紹說，“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星過境時(shí)，同時(shí)與青海德令哈站和云南麗江站兩個(gè)地面站建立光鏈路，量子糾纏光子對(duì)從衛(wèi)星到兩個(gè)地面站的總距離平均達(dá)2000公里，跟瞄精度達(dá)到0.4?μrad。這是世界上首次實(shí)現(xiàn)千公里量級(jí)的量子糾纏。“墨子號(hào)”科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師彭承志說：“這是量子衛(wèi)星上天以來迄今為止發(fā)布的最大成果”。

　　與此同時(shí)，潘建偉介紹說，衛(wèi)星上的糾纏源載荷每秒產(chǎn)生800萬個(gè)糾纏光子對(duì)，建立光鏈路可以以每秒1對(duì)的速度在地面超過1200公里的兩個(gè)站之間建立量子糾纏，該量子糾纏的傳輸衰減僅僅是同樣長度最低損耗地面光纖的一萬億分之一。在關(guān)閉局域性漏洞和測(cè)量選擇漏洞的條件下，獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以4倍標(biāo)準(zhǔn)偏差違背了貝爾不等式，即在千公里的空間尺度上實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格滿足“愛因斯坦定域性條件”的量子力學(xué)非定域性檢驗(yàn)。這一重要成果為未來開展大尺度量子網(wǎng)絡(luò)和量子通信實(shí)驗(yàn)研究，以及開展外太空廣義相對(duì)論、量子引力等物理學(xué)基本原理的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　記者獲悉，該科研成果以《基于衛(wèi)星的糾纏分發(fā)距離超過1200公里》為題，于6月16日以封面論文的形式發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上。《科學(xué)》雜志在一份簡(jiǎn)介中將這項(xiàng)中國科學(xué)家獨(dú)立完成的工作稱為“一項(xiàng)里程碑式的研究”。論文審稿人認(rèn)為，這一成果是“兼具潛在實(shí)際現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和基礎(chǔ)科學(xué)研究重要性的重大技術(shù)突破”（“a?major?technical?accomplishment?with?potential?practical?applications?as?well?as?being?of?fundamental?scientific?importance”）并斷言“絕對(duì)毫無疑問將在學(xué)術(shù)界和廣大的社會(huì)公眾中產(chǎn)生非常巨大影響”（“There?is?absolutely?no?doubt?that?this?letter?will?have?a?very?large?impact,?both?within?the?scientific?community?and?in?the?grand?public”）。

　　除了量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)外，記者了解到，“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的其它重要科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，包括高速星地量子密鑰分發(fā)、地星量子隱形傳態(tài)等，也在緊張順利地進(jìn)行中，預(yù)計(jì)今年會(huì)有更多的科學(xué)成果陸續(xù)發(fā)布。