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中国成功进行最长距离量子通信传输实验

2010-05-28 09:40
Minor昔年
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近日,中国科学家实现了目前世界上最长距离的“量子通信传输”(teleportation)或者称为“物质瞬间传送技术”技术。来自中国科技大学和清华大学的研究人员在合肥国家实验室完成了他们的自由空间量子通信实验,并且成功地将通信距离延伸到了10英里。在这之前,这项传输距离的最大值仅为几百米。

需要说明的一点是,量子通信与我们从科幻小说中了解到的并不相同,在科幻电影或小说中一个地方的物体或人可以在另一个地方完美的复制出来。在量子通信中,两个光子或离子形成纠缠态,当一个的量子态发生改变另一个也随之改变,就好象它们仍然连在一起。因而能让量子信息实现远距通信。


曾被爱因斯坦称作幽灵般的超距离作用(spooky action at a distance)的“量子纠缠”,指的是,在量子力学中,有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系,不管它们被分开多远,只要一个粒子发生变化就能立即影响到另外一个粒子,即两个处于纠缠态的粒子无论相距多远,都能“感知”和影响对方的状态,这就是量子纠缠。


由于量子纠缠的存在,使得光子、电子甚至是原子之间相互影响相互制约地共同传输。理论上讲,这种纠缠可以使两点之间,不论距离的即时通信顺利完成。在以前的实验中,光子被限制在数百米长的光纤信道内,以确保它们的状态不发生改变,即便如此,光纤传输的保密性差,易被窃听。如今,中国科学家把纠缠态的高能光子对穿过10英里长的自由空间通道,量子保密通信技术的物理原理保证了其绝对安全性。这一距离是目前国际上自由空间纠缠光子分发的最远距离,也是目前国际上没有窃听漏洞量子密钥分发的最大距离。


研究人员发现,在这个距离上接收端的光子仍能响应留在后方的光子状态变化。远距传输的平均保真度为89%。这项突破意味着不久的未来量子通信应用将能扩大到全球规模。


该实验由中国科技大学的科学家潘建伟教授主导,实现了目前国际上最远距离的“自由空间纠缠光子分发”,他和他的同事杨涛、彭承志的研究论文已发表于国际物理学权威期刊《物理评论快报》。该期刊的审稿人对这一成果给予了高度评价,称之为“一项相当了不起的成就”。


在该实验中,科学家们通过“自由空间纠缠光子的分发”,首次在国际上证明了纠缠光子在穿透等效于整个大气层厚度的地面大气后,其纠缠的特性仍然能够保持,并可应用于高效、安全的量子通信。这一研究成果为实现全球化的量子通信奠定了实验基础。


该项实验,为全球范围内量子保密通讯的实现带来希望。


据潘建伟的研究团队介绍,他们正在计划开展更远距离的量子通信实验,下一步的目标是通过自由空间实现几百公里的量子通信,超越光纤传输的极限。他们希望,有朝一日,人类能够通过通信卫星实现更远距离乃至全球的量子保密通信。
 

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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