中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士及同事彭承志、陳宇翱、印娟等利用“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，首次實(shí)現(xiàn)了地球上相距1200公里兩個(gè)地面站之間的量子態(tài)遠(yuǎn)程傳輸，向構(gòu)建全球化量子信息處理和量子通信網(wǎng)絡(luò)邁出重要一步。相關(guān)成果日前在線(xiàn)發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。

2012年，潘建偉團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)百公里自由空間量子隱形傳態(tài)。10年過(guò)去了，團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)突破，創(chuàng)造了1200公里地表量子態(tài)傳輸?shù)男录o(jì)錄。

通過(guò)遠(yuǎn)距離量子糾纏分發(fā)的輔助，量子態(tài)可通過(guò)測(cè)量然后再重構(gòu)的方式完成遠(yuǎn)距離的傳輸，傳輸距離在理論上可以是無(wú)窮遠(yuǎn)。但在實(shí)現(xiàn)中，量子糾纏分發(fā)的距離和品質(zhì)會(huì)受到信道損耗、消相干等因素的影響。如何不斷突破傳輸距離的限制，一直是該領(lǐng)域的重要研究目標(biāo)之一。

利用星載糾纏源向遙遠(yuǎn)的兩地先進(jìn)行糾纏分發(fā)，再進(jìn)行量子態(tài)的制備與重構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子態(tài)傳輸?shù)淖羁赡苈窂街?。然而，由于大氣湍流的影響，光子在大氣信道中傳播后，?shí)現(xiàn)基于量子干涉的量子態(tài)測(cè)量非常困難。

在以往實(shí)驗(yàn)中，量子態(tài)傳輸?shù)闹苽浞蕉际橇孔蛹m纏源的擁有者，無(wú)法真正意義上由第三方提供糾纏來(lái)實(shí)現(xiàn)先分發(fā)后傳態(tài)的量子態(tài)傳輸。隨著“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的成功發(fā)射，潘建偉團(tuán)隊(duì)首先實(shí)現(xiàn)了千公里的雙站糾纏分發(fā)，“墨子號(hào)”平臺(tái)為量子通信實(shí)驗(yàn)提供了寶貴的糾纏分發(fā)資源。

為了克服遠(yuǎn)距離湍流大氣傳輸后的量子光干涉難題，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)利用光學(xué)一體化粘接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了具有超高穩(wěn)定性的光干涉儀，無(wú)需主動(dòng)閉環(huán)即可長(zhǎng)期穩(wěn)定。結(jié)合基于雙光子路徑—偏振混合糾纏態(tài)的量子隱形傳態(tài)方案，團(tuán)隊(duì)在云南麗江站和德令哈地面站之間完成了遠(yuǎn)程量子態(tài)的傳輸驗(yàn)證，并在實(shí)驗(yàn)中對(duì)6種典型的量子態(tài)進(jìn)行了驗(yàn)證，傳送保真度均超越了經(jīng)典極限。

審稿人認(rèn)為，“這個(gè)實(shí)驗(yàn)比以前實(shí)驗(yàn)更具挑戰(zhàn)性，克服了重大的技術(shù)挑戰(zhàn)，對(duì)未來(lái)量子通信的應(yīng)用具有重要意義。”(　王敏)