北京時間9月7日消息，據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)6日報道，維也納大學(xué)和奧地利科學(xué)院的物理學(xué)家憑借143公里的成績打破量子遠距傳輸?shù)淖钸h距離紀錄。這項成就是在朝著基于衛(wèi)星的量子通訊道路上向前邁出的重要一步。研究成果刊登在《自然》雜志上。
實驗中，奧地利物理學(xué)家安東-澤林格領(lǐng)導(dǎo)的一支國際小組成功在加那利群島的兩個島嶼——拉帕爾瑪島和特納利夫島間實現(xiàn)量子態(tài)傳輸，距離達到143公里。此前的紀錄由中國研究人員在幾個月前創(chuàng)造，成績?yōu)?7公里。
打破傳輸距離并不是科學(xué)家的首要目標(biāo)。這項實驗為一個全球性信息網(wǎng)絡(luò)打下了基礎(chǔ)，在這個網(wǎng)絡(luò)，量子機械效應(yīng)能夠大幅提高信息交換的安全性，進行確定計算的效率也要遠遠超過傳統(tǒng)技術(shù)。在這樣一個未來的“量子互聯(lián)網(wǎng)”，量子遠距傳輸將成為量子計算機之間信息傳送的一個關(guān)鍵協(xié)議。
在量子遠距傳輸實驗中，兩點之間的量子態(tài)交換理論上可以在相當(dāng)遠的距離內(nèi)實現(xiàn)，即使接收者的位置未知也是如此。量子態(tài)交換可以用于信息傳輸或者作為未來量子計算機的一種操作。在這些應(yīng)用中，量子態(tài)編碼的光子必須能夠傳輸相當(dāng)長距離，同時不破壞脆弱的量子態(tài)。奧地利物理學(xué)家進行的實驗讓量子遠距傳輸?shù)木嚯x超過100公里，開辟了一個新疆界。
參與這項實驗的馬小松(Xiao-song Ma，音譯)表示：“讓量子遠距傳輸?shù)木嚯x達到143公里是一項巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。”傳輸過程中，光子必須直接穿過兩座島嶼之間的湍流大氣。由于兩島之間的距離達到143公里，會嚴重削弱信號，使用光纖顯然不適合量子遠距傳輸實驗。
為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，科學(xué)家必須進行一系列技術(shù)革新。德國加爾興馬克斯-普朗克量子光學(xué)研究所的一個理論組以及加拿大沃特盧大學(xué)的一個實驗組為這項實驗提供了支持。馬小松表示：“借助于一項被稱之為‘主動前饋’的技術(shù)，我們成功完成了遠距傳輸，這是一項巨大突破。主動前饋用于傳輸距離如此遠的實驗還是第一次。它幫助我們將傳輸速度提高一倍。”在主動前饋協(xié)議中，常規(guī)數(shù)據(jù)連同量子信息一同傳輸，允許接收者以更高的效率破譯傳輸?shù)男盘枴?/p>
澤林格表示：“我們的實驗展示了當(dāng)前量子技術(shù)的成熟程度以及擁有怎樣的實際用途。第一個目標(biāo)是基于衛(wèi)星的量子遠距傳輸，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的量子通訊。我們在這條道路上向前邁出了重要一步。我們將在一項國際合作中運用我們掌握的技術(shù)，中國科學(xué)院的同行也會參與這項合作。我們的目標(biāo)是實施一項量子衛(wèi)星任務(wù)。”
2002年以來就與澤林格進行量子遠距傳輸實驗的魯珀特-烏爾森指出：“我們的實驗取得了令人鼓舞的成果，為未來地球與衛(wèi)星之間或者衛(wèi)星之間的信號傳輸實驗奠定良好基礎(chǔ)。”處在低地球軌道的衛(wèi)星距地面200到1200公里。(國際空間站距地面大約400公里)烏爾森說：“在從拉帕爾瑪島傳輸?shù)教丶{利夫島，穿過兩島間大氣過程中，我們的信號減弱了大約1000倍。不過，我們還是成功完成了這項量子遠距傳輸實驗。在基于衛(wèi)星的實驗中，傳輸數(shù)據(jù)更遠，但信號穿過的大氣也更少。我們?yōu)檫@種實驗奠定了一個很好的基礎(chǔ)。”(新華網(wǎng))