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中国科学家实现超长距离的量子纠缠分发：1203公里
credit: 锐景创意
“量子纠缠”虽然诡异，但却取得了不少进展。最近，中国科技大学上海研究院的科学家成功通过卫星实现了超过1200公里的量子纠缠分发——向两个相距1203公里的地面站发送了两个纠缠光子，打破了原先100多公里的记录。对检测量子物理和量子网络而言，远距离的纠缠分发至关重要。
量子纠缠是一种奇特的物理现象，指的是两个粒子无论相隔多远都能产生关联，能够瞬间互相影响对方。举例而言，如果我们使其中一个粒子顺时针旋转，那么另一个粒子必定会逆时针旋转，无论它们相距1厘米、还是相隔整个宇宙。如今，量子纠缠已成为人们探索远距离传输信息的关键。
但在此之前，物理学家只实现了100多公里的量子纠缠分发，因为实现远距离纠缠非常棘手——无论通过光纤还是大气，粒子都容易在传输过程中丢失。为解决此问题，科学家伤透了脑筋。有人提出将传输线分割为好几段，在光纤中交换、提炼、储存量子信息。这听起来不错，但在实际应用中，使上述元素无缝衔接依然很难。
如今，中国团队想出了更好的办法。他们采用激光束和卫星技术，实现全球量子网络。他们借助“墨子号”——去年发射的全球首台量子卫星，用纠缠光子和中国境内三个地面站进行通讯。其中，地面站彼此相隔约1200公里，距离轨道卫星500-2000公里。他们采用分束器，将激光束分为不同极性的两束，其中一束用于发送纠缠光子，另一束用于接收光子。在长途旅行中，光子保持着纠缠，并成功被相隔1200公里的地面站所接收。
实验结果证实了量子纠缠的非定域性。此外，这项基于卫星的新方法将连接效率提升了12-17个数量级！它的优势在于卫星能够轻易覆盖两个相隔数千公里的地面接收站。由于大部分传输路径是真空的，因此过程中几乎不会损失粒子。即便人们将来能够制造出完美光纤，此方式依旧能将效率提升4-8个数量级。
从优质通讯网络到安全支付系统，量子纠缠分发具有广泛应用。
本文译自 sciencealert，由 蛋花 编辑发布。
原作者Gemma Conroy