央广网北京6月17日消息（记者潘毅 王利）据中国之声《新闻纵横》报道，量子的概念最早由德国物理学家普朗克在1900年提出。通俗地说，量子是能表现出某个物质或物理量特性的最小单元，例如“光的量子”，也被称为光子，指的是一定频率的光的基本能量单位。当两个量子发生“纠缠”，无论它们之间相隔多远，一个变了，另一个也会“瞬变”，这种像“心灵感应”的神奇现象就是量子力学理论中的“量子纠缠现象”。
近百年前，作为量子力学的开创者之一，爱因斯坦也“百思不得解”，将这种现象称为“鬼魅般的超距作用”。他认为或许是量子理论“还不完备”，虽然通过一代代学者的研究，但由于量子纠缠“太脆弱”，以往的实验只停留在百公里距离，量子纠缠仍然存在“漏洞”。
昨天（16日），中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队宣布，日前利用“墨子号”量子卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发，这个突破到底有多高的“技术含量”？这一成果未来有什么用？
量子纠缠指的是两个（或多个）粒子共同组成的量子状态，无论粒子之间相隔多远，测量其中一个粒子必然会影响其它粒子，这被称为量子力学非定域性。中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟举了个例子：如果有两个粒子在某些时候会处于一种特殊的状态，叫做量子纠缠态。比如有两只猫属于活活+死死状态的相干叠加，处于这种态之后，不管这两只猫相距多么遥远，测量其中一只猫的状态，如果发现这第一只猫处于活的状态，另外一个非常遥远的猫也瞬间坍缩到活的状态，如果第一只猫处于死的状态，很遥远的猫也瞬间坍缩到死的状态。
但是由于量子纠缠非常脆弱，会随着光子在光纤内或者地表大气中的传输距离而衰减，以往的量子纠缠分发实验只停留在百公里的距离。量子纠缠“鬼魅般的超距作用”在更远的距离上是否仍然存在？会不会受到引力等其它因素的影响？这些基本物理问题的验证都需要实现上千公里甚至更远距离的纠缠分发。潘建伟解释，要做这样非常困难，在光纤里传输信号时，大概传送一千公里时，每秒只能传送10的负12次方的光子，在地面自由空间传递时又会受到地面的障碍物、地表区域的影响。
一直以来困扰科学界的量子纠缠分发距离限制，近日被中国科学家所攻克。潘建伟研究团队利用“墨子号”量子科学实验卫星，在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发，并在这一基础上实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验。潘建伟介绍，“量子纠缠分发的时间在地面只能到百公里左右，这是以往的情况。利用卫星平台，由于外太空没有衰减和退相干，我们在卫星的帮助之下首次实现了超过一千两百公里的量子纠缠分发。正因为有这技术的进步之后，我们首次实现了空间尺度的能够严格满足爱因斯坦定性条件的量子力学规律性检验。”
这一成果在6月16日以封面论文的形式发表在国际权威学术期刊《科学》杂志上，得到了《科学》杂志几位审稿人的盛赞，他们纷纷表示，这一成果是“兼具潜在实际现实应用和基础科学研究重要性的重大技术突破”，并断言 “绝对毫无疑问将在学术界和广大的社会公众中产生非常巨大影响”。潘建伟解释，这一成果为未来开展大尺度量子网络和量子通信实验研究，以及开展外太空广义相对论、量子引力等物理学基本原理的实验检验奠定了可靠的技术基础。这个技术本质上有两个潜在应用，第一将来在大尺度的量子网络、和量子通信实验里这种技术非常必要。第二有了这个技术，我们可以在外太空开展量子非定域性的终极检验。
这次完成的星地量子纠缠分发是“墨子号”卫星的三大科学实验任务之一，“墨子号”还肩负着其它重要科学实验任务，包括高速星地量子密钥分发、地星量子隐形传态等。潘建伟说，今年内，“墨子号”还将持续给我们带来惊喜。按照科学实验任务的安排，我们有三项任务。高速星地量子密钥分发的实验和地星量子隐形传态的科学实验任务进展顺利，预计今年稍后会有更多的科学成果发布。
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