“墨子號”實現(xiàn)1200公里地面站之間的量子態(tài)遠程傳輸

  ICC訊 6日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉及其同事彭承志、陳宇翱、印娟等利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星首次實現(xiàn)了地球上相距1200公里兩個地面站之間的量子態(tài)遠程傳輸，向構建全球化量子信息處理和量子通信網(wǎng)絡邁出重要一步。相關研究成果日前在線發(fā)表在國際知名學術期刊《物理評論快報》上。

  遠距離量子態(tài)傳輸通?？梢岳昧孔与[形傳態(tài)來實現(xiàn)，是構建量子通信網(wǎng)絡的重要實現(xiàn)途徑之一，也是實現(xiàn)多種量子信息處理任務的必要元素。量子態(tài)傳輸距離在理論上可以是無窮遠。然而，量子糾纏分發(fā)的距離和品質會受到信道損耗、消相干等因素的影響，如何不斷突破傳輸距離的限制，一直是該領域的重要研究目標之一。

  利用星載糾纏源向遙遠的兩地先進行糾纏分發(fā)，再進行量子態(tài)的制備與重構，是實現(xiàn)遠距離量子態(tài)傳輸?shù)淖羁赡苈窂街?。但是，由于大氣湍流的影響，光子在大氣信道中傳播后，實現(xiàn)基于量子干涉的量子態(tài)測量是非常困難的。在以往的實驗中，量子態(tài)傳輸?shù)闹苽浞蕉际橇孔蛹m纏源的擁有者，無法真正意義上由第三方提供糾纏來實現(xiàn)先分發(fā)后傳態(tài)的量子態(tài)傳輸。隨著2016年“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星的成功發(fā)射，為量子通信實驗提供了寶貴的糾纏分發(fā)資源。

  研究人員利用光學一體化粘接技術實現(xiàn)了具有超高穩(wěn)定性的光干涉儀，無需主動閉環(huán)即可長期穩(wěn)定。利用該技術的突破，結合基于雙光子路徑—偏振混合糾纏態(tài)的量子隱形傳態(tài)方案，在云南麗江站和德令哈地面站之間完成了遠程量子態(tài)的傳輸驗證。實驗中對六種典型的量子態(tài)進行了驗證，傳送保真度均超越了經(jīng)典極限。千公里的距離為目前地表量子態(tài)傳輸?shù)男录o錄。

  這一出色的工作為未來構建全球化的量子信息處理網(wǎng)絡奠定了重要基礎。