墨子号量子卫星是用纠缠的吗（量子卫星实现星地量子密钥分发和地星量子隐形传态）

墨子号量子卫星是用纠缠的吗（量子卫星实现星地量子密钥分发和地星量子隐形传态）《自然》杂志审稿人称赞“这些结果代表了远距离量子通信持续探索中的重大突破”（“These results represent an important breakthrough in the quest for quantum communications over long distances”） “这个目标非常新颖并极具挑战性，它代表了量子通信方案现实实现中的重大进步”（“This goal is very challenging and new and it represent a significant advancement of the realization of quantum communications schemes.”）。图4 “墨子号”-阿里地面站量子隐形传态实验现场图为此，《自然》杂志的审稿人称赞星地量子密钥分发成果是“令人钦佩的成就”（“an impres

“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次成功实现从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态，至此圆满实现预先设定的全部三大科学目标，为我国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究奠定了坚实的科学与技术基础。

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台、南京天文仪器有限公司、国家空间科学中心等，在中国科学院空间科学战略性先导科技专项的支持下，利用“墨子号”量子科学实验卫星，在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态。两项成果于8月10日同时在线发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上。这是继先前在国际上率先实现千公里级星地双向量子纠缠分发和量子力学非定域性检验的研究成果发表在《科学》杂志[Science 356 1140 (2017)]之后，我国科学家利用“墨子号”量子卫星实现的空间量子物理研究另外两项重大突破。至此，“墨子号”量子卫星提前并圆满实现全部三大既定科学目标。

图1 星地量子密钥分发实验示意图

图 2 “墨子号”-兴隆地面站量子密钥分发实验现场图

为此，《自然》杂志的审稿人称赞星地量子密钥分发成果是“令人钦佩的成就”（“an impressive achievement”）和“本领域的一个里程碑”（“it constitutes a milestone in the field”），并断言“毫无疑问将引起量子信息、空间科学等领域的科学家和普通大众的高度兴趣，并导致公众媒体极为广泛的报道”（“I have no doubt that it will attract the interest of scientists working in a variety of fields (including quantum information science and space science) the general public and lead to very extensive media coverage”）。

地星量子隐形传态是“墨子号”量子卫星的科学目标之一。量子隐形传态采用地面发射纠缠光子、天上接收的方式， “墨子号”量子卫星过境时，与海拔5100m的西藏阿里地面站建立光链路。地面光源每秒产生8000个量子隐形传态事例，地面向卫星发射纠缠光子，实验通信距离从500公里到1400公里，所有6个待传送态均以大于99.7%的置信度超越经典极限。假设在同样长度的光纤中重复这一工作，需要3800亿年（宇宙年龄的20倍）才能观测到1个事例。这一重要成果为未来开展空间尺度量子通信网络研究，以及空间量子物理学和量子引力实验检验等研究奠定了可靠的技术基础。

图3 量子隐形传态实验示意图

图4 “墨子号”-阿里地面站量子隐形传态实验现场图

《自然》杂志审稿人称赞“这些结果代表了远距离量子通信持续探索中的重大突破”（“These results represent an important breakthrough in the quest for quantum communications over long distances”） “这个目标非常新颖并极具挑战性，它代表了量子通信方案现实实现中的重大进步”（“This goal is very challenging and new and it represent a significant advancement of the realization of quantum communications schemes.”）。

“墨子号”量子卫星全部三大既定科学目标的成功实现，为我国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究奠定了坚实的科学与技术基础。

文章链接：

http://www.nature.com/nature/journal/vaap/ncurrent/full/nature23655.html?foxtrotcallback=true

http://www.nature.com/nature/journal/vaap/ncurrent/full/nature23675.html

（中国科学院量子信息与量子科技创新研究院，科研部）

(新闻来源：科大新闻网)