量子科学实验卫星“墨子号”，创造1200公里传输新纪录

文/陈根

2016年8月16日，全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”——承载着率先探索星地量子通信可能性的使命，并将首次在空间尺度验证量子理论的真实性——在中国酒泉卫星发射中心成功发射，卫星由长征二号丁运载火箭送入太空，飞行了约十一分半后与火箭分离，顺利进入了太阳同步轨道。

量子卫星首席科学家潘建伟院士认为，如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”，那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就，海量信息将在其中来去如影，并且“无条件”安全。

可以说，量子通信系统的问世，点燃了建造“绝对安全”通信系统的希望。当前，量子通信的实用化和产业化已经成为各个大国争相追逐的目标。其中，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。但“墨子号”量子科学实验卫星显然提供了宝贵的纠缠分发资源。

近日，中科大潘建伟团队利用“墨子号”量子科学实验卫星，在远距离的量子态传输方面取得重要实验进展。潘建伟团队创新性地将光学一体化粘接技术应用到空间量子通信领域，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，克服了远距离湍流大气传输后的量子光干涉难题。

研究团队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，在中国云南丽江站和青海德令哈地面站之间完成了远程量子态的传输验证，并且在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。

2012年，潘建伟团队在国际上首次实现百余公里自由空间量子隐形传态。10年后，他们成功实现突破，创造了1200公里地表量子态传输的新世界纪录，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。

可以说，千公里的距离为目前地表量子态传输的新纪录，该工作也为未来构建全球化的量子信息处理网络奠定了重要基础。

相关研究成果发表在《物理评论快报》上。