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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事彭承志等組成的研究團隊6月16日宣布,在中國科學(xué)院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的支持下,利用“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星在國際上率先成功實現(xiàn)了千公里級的星地雙向量子糾纏分發(fā),并于此基礎(chǔ)上實現(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,在空間量子物理研究方面取得重大突破。
國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》以封面論文的形式發(fā)表了該成果,審稿人稱該成果是“兼具潛在實際應(yīng)用和基礎(chǔ)科學(xué)研究重要性的重大技術(shù)突破”。
量子糾纏被愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距作用”,它是兩個或多個粒子共同組成的量子狀態(tài),無論粒子之間相隔多遠(yuǎn),測量其中一個粒子必然會影響其他粒子,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,但由于量子糾纏非常脆弱,會隨著光子在光纖內(nèi)或者地表大氣中的傳輸距離而衰減,以往國際學(xué)界的量子糾纏分發(fā)實驗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?會不會受到引力等其他因素的影響?中科大潘建偉等人組成的團隊聯(lián)合中科院上海技術(shù)物理研究所王建宇研究組、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、光電技術(shù)研究所、國家天文臺、紫金山天文臺、國家空間科學(xué)中心等,利用“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星進行了實驗驗證。
“墨子號”衛(wèi)星過境時,同時與青海德令哈站和云南麗江站兩個地面站建立光鏈路,以每秒1對的速度在地面超過1200公里的兩個站之間建立量子糾纏。在關(guān)閉局域性漏洞和測量選擇漏洞的條件下,獲得的實驗結(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。
據(jù)介紹,這一重要成果為未來開展大尺度量子網(wǎng)絡(luò)和量子通信實驗研究以及開展外太空廣義相對論、量子引力等物理學(xué)基本原理的實驗檢驗奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。
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