“墨子号”实现一千二百公里地表量子态传输

记者从中国科学技术大学了解到，潘建伟院士和他的同事、陈郁敖、尹娟等利用“墨子号”量子科学实验卫星，实现了相距1200公里的两个地球站之间的量子态远距离传输，向建设全球量子信息处理和量子通信网络迈出了重要一步。相关结果日前在线发表在《物理评论快报》上。

2012年，潘建伟团队在国际上首次实现了100公里自由空间的量子隐形传态。在过去的10年里，该团队成功实现了突破，创下了1200公里表面量子态传输的新纪录。

远距离量子隐形传态通常可以通过量子隐形传态来实现，量子隐形传态是构建量子通信网络的重要方式之一，也是实现各种量子信息处理任务的必要元素。借助于远程量子纠缠分布，通过测量然后重构，可以实现量子态的远距离传输，理论上传输距离可以无限大。

但是在实现中，量子纠缠分发的距离和质量会受到信道损耗、退相干等因素的影响。如何突破传输距离的限制一直是该领域的重要研究目标之一。

利用船上的纠缠源将纠缠分布到两个相距较远的地方，然后制备和重构量子态，是实现远距离量子态传输最可能的路径之一。然而，由于大气湍流的影响，光子在大气信道中传播后，很难实现基于量子干涉的量子态测量。

在之前的实验中，量子态传输的产生者都是量子纠缠源的拥有者，所以不可能有第三方提供纠缠来实现分发后的量子态传输。随着“墨子号”量子科学实验卫星的成功发射，潘建伟团队首次实现了两站数千公里的纠缠分发，“墨子号”的平台为量子通信实验提供了宝贵的纠缠分发资源。

为了解决长距离湍流大气传输后的量子光干涉问题，实验团队利用光集成键合技术实现了超高稳定性的光干涉仪，无需有源闭环即可长期稳定。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传输验证，在实验中验证了6种典型的量子态，传输保真度超过了经典极限。

评审者认为:“该实验比以往的实验更具挑战性，克服了重大技术挑战，对量子通信的未来应用具有重要意义。”