“墨子号”的大发力

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发布于2023-06-24

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看题目你是不是有点一头雾水？那么我们先做一个名称解释量子纠缠（quantum entanglement），或称量子缠结，是一种量子力学现象，其定义上描述复合系统（具有两个以上的成员系统）之一类特殊的量子态，此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积（tensor product）。量子纠缠技术是安全的传输信息的加密技术，与超光速传递信息无关。尽管知道这些粒子之间交流的速度很快，但我们却无法利用这种联系以如此快的速度控制和传递信息。因此爱因斯坦提出的规则，也即任何信息传递的速度都无法超过光速，仍然成立。

墨子号发射距今已经正好10个月了。本站也已经大篇幅的介绍了（链接）。而就在它似乎要淡出我们的视线的时候，墨子号发力了：《科学》杂志给我们带来了令人振奋的消息千公里级的量子纠缠。虽然小编不知道其对于通讯的现实意义，但这绝对是令通讯行业惊讶的大事件。中国科学家15日（当地时间）在美国《科学》杂志上报告说，中国墨子号量子卫星在世界上首次实现千公里量级的量子纠缠，这意味着量子通信向实用迈出一大步。

这一消息目前登上了自然科学网站（）的头条，并使外国专家感到震惊。此前的量子传输距离纪录是144公里。

自然科学网头版截图（6月16日上午）

报道称，中国量子卫星克服了超安全通信的主要障碍。量子卫星探针实现了创纪录的远距离量子纠缠，这能够实现基于量子技术下的数据加密传输。发射后仅仅数月，世界上首颗量子通信卫星就已经达到了它最具雄心的目标之一。

中国研究人员《科学》杂志发表报告称，通过两个地面站点和卫星之间发射量子，他们在千公里级别上距离实现了量子纠缠。这一技术是未来绝对安全的量子通信技术的基础技术。参与这次实验的两个地面站分别是青海德令哈站和云南丽江高美古站，两站距离1203公里。

这次重要实验是在去年年底完成的，而此前的传输距离纪录为144公里。而墨子号卫星是2016年8月发射的。

研究团队每晚只有5分钟的时间窗口，此时卫星轨道高度大约500公里，其信号能够同时被两个地面站接收。在卫星发射伊始，他们就已经能够实现每秒进行一次量子纠缠，这一速率比他们预期快了10倍。

中国墨子团队负责人潘建伟表示，他们已经开始实验运用量子纠缠技术创建密钥，以实现天地间的信息瞬时传输。不过潘建伟说，暂时并不准备对外公布实验结果。

外国专家震惊

加拿大卡尔加里大学物理学家沃夫冈迪塔尔（Wolfgang Tittel，领导另一量子研究团队）表示，我已经被中国团队的结果震惊了，我个人之前看到量子卫星发射后，并不确定能获得什么结果，也不确定他们是否能用它实现技术突破。

与潘建伟团队相比，加拿大的量子加密和科学卫星团队采取了较为简单的实验方法，他们在地面制造量子纠缠，并将其发射到卫星上。他们上周发表文章称，成功将量子发射到了10公里高空的飞行器上。

加拿大滑铁卢大学（the University of Waterloo）量子项目成员托马斯詹内怀恩（Thomas Jennewein）表示，他们的团队以及世界上的其他团队现在正在追赶中国团队，很明显他们是量子卫星的世界领跑者。

潘建伟说，目前主要的挑战是，如何在白天，光量子非常多的情况下，分辨并接收到量子卫星的信号，以实现量子通信。

潘建伟表示，除了量子密钥和通信实验之外，他们还将运用墨子号测试重力对于量子纠缠形态的影响。他们还将在两年内发射另一颗量子卫星。其他同事认为这个想法太雄心勃勃了，因为这意味着两套在太空中的量子发射系统，可能实现宇宙中的量子纠缠。

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