日前，中國科學(xué)院在京召開新聞發(fā)布會(huì)，宣布"墨子號(hào)"量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星提前并圓滿實(shí)現(xiàn)全部三大既定科學(xué)目標(biāo)，在上成功實(shí)現(xiàn)了從衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)。這是繼前在上實(shí)現(xiàn)千公里星地雙向量子糾纏分發(fā)和量子力學(xué)非定域性檢驗(yàn)之后，我國科學(xué)家用"墨子號(hào)"量子衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)的空間量子物理研究另外兩項(xiàng)重大突破。

圖1 “墨子號(hào)”-興隆地面站量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場圖 （圖片來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)）

    量子是物理里zui小的基本個(gè)體。它具有神奇的性：有多個(gè)可能狀態(tài)的疊加態(tài)，只有在被觀測(cè)或測(cè)量時(shí)，才會(huì)隨機(jī)地呈現(xiàn)出某種確定的狀態(tài)。“這就好比孫悟空的分身術(shù)”，量子衛(wèi)星科學(xué)家、中科院院士潘建偉解釋道。

    其次，量子具有糾纏態(tài)，意味著兩個(gè)糾纏在起的量子就像有心電感應(yīng)的雙胞胎，不管兩個(gè)人的距離有多遠(yuǎn)，當(dāng)哥哥的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，弟弟的狀態(tài)也跟著發(fā)生樣的變化。

    根據(jù)量子的兩種狀態(tài)，量子通信分為兩種，種是量子保密通信，能實(shí)現(xiàn)無條件安全的通信方式，再也不會(huì)被竊聽和破譯；另種是量子隱形傳態(tài)，能將粒子的未知量子態(tài)傳送到遙遠(yuǎn)地點(diǎn)而不用傳送粒子本身。“就像筋斗云樣，實(shí)現(xiàn)瞬間傳輸。”這次量子衛(wèi)星發(fā)射，就是主要開展星地高速量子密鑰分發(fā)和地星量子隱形傳態(tài)等實(shí)驗(yàn)。

圖2“墨子號(hào)”-阿里地面站量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場圖 （圖片來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)）

    此次實(shí)驗(yàn)的成功，是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授帶的中國科學(xué)院聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)取得的又重大科研成就。潘建偉教授是Quantum Design中國子公司的長期客戶，其中德國attocube公司的低溫強(qiáng)磁場無液氦共聚焦顯微鏡設(shè)備直在平穩(wěn)運(yùn)行，幫助潘教授科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)更多的科研目標(biāo)。

中國科大量子存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，潘建偉教授在了解科研情況

    此次圓滿完成的星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)和地星量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)，使安全通信速率比傳統(tǒng)技術(shù)提升萬億億倍，為構(gòu)建覆蓋的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)，并向空間尺度的量子物理和量子引力的實(shí)驗(yàn)探索邁出了*步。同時(shí)，也標(biāo)志著我國量子通信域的研究在上達(dá)到全面的勢(shì)地位。兩項(xiàng)成果已于8月10日同時(shí)在線發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上。

參考文獻(xiàn)：

1、  Salite-to-ground quantum key distribution.  Nature (2017) doi:10.1038/nature23655.

2、  Ground-to-salite quantum eportation.  Nature (2017) doi:10.1038/nature23675.