“墨子号”实现1200公里地面站之间的量子态远程传输

  ICC讯 6日，记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟及其同事彭承志、陈宇翱、印娟等利用“墨子号”量子科学实验卫星首次实现了地球上相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输，向构建全球化量子信息处理和量子通信网络迈出重要一步。相关研究成果日前在线发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。

  远距离量子态传输通常可以利用量子隐形传态来实现，是构建量子通信网络的重要实现途径之一，也是实现多种量子信息处理任务的必要元素。量子态传输距离在理论上可以是无穷远。然而，量子纠缠分发的距离和品质会受到信道损耗、消相干等因素的影响，如何不断突破传输距离的限制，一直是该领域的重要研究目标之一。

  利用星载纠缠源向遥远的两地先进行纠缠分发，再进行量子态的制备与重构，是实现远距离量子态传输的最可能路径之一。但是，由于大气湍流的影响，光子在大气信道中传播后，实现基于量子干涉的量子态测量是非常困难的。在以往的实验中，量子态传输的制备方都是量子纠缠源的拥有者，无法真正意义上由第三方提供纠缠来实现先分发后传态的量子态传输。随着2016年“墨子号”量子科学实验卫星的成功发射，为量子通信实验提供了宝贵的纠缠分发资源。

  研究人员利用光学一体化粘接技术实现了具有超高稳定性的光干涉仪，无需主动闭环即可长期稳定。利用该技术的突破，结合基于双光子路径—偏振混合纠缠态的量子隐形传态方案，在云南丽江站和德令哈地面站之间完成了远程量子态的传输验证。实验中对六种典型的量子态进行了验证，传送保真度均超越了经典极限。千公里的距离为目前地表量子态传输的新纪录。

  这一出色的工作为未来构建全球化的量子信息处理网络奠定了重要基础。