隱形傳輸距離

2016/10/18 9:18:37

這段16公里的旅程創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，這是目前這個(gè)星球中量子態(tài)在自由空間中所能隱形傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離。

事實(shí)上，在量子態(tài)隱形傳輸經(jīng)歷的漫長旅程中，每一點(diǎn)距離的進(jìn)步都可以被視為一座里程碑。1997年年底，位于奧地利的蔡林格研究小組首次在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上幾米的距離內(nèi)成功地進(jìn)行了這一實(shí)驗(yàn)。

雖然當(dāng)時(shí)的傳輸距離僅達(dá)數(shù)米，但美國《科學(xué)》雜志卻將其列為該年度全球十大科技進(jìn)展�！犊茖W(xué)》雜志的評(píng)語是:"盡管想要看到《星際旅行》中''發(fā)送我吧''這樣的場景，我們還得等上一些年，但量子態(tài)隱形傳輸這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，預(yù)示著我們將進(jìn)入由具有不可思議的能力的量子計(jì)算機(jī)發(fā)展而帶來的新時(shí)代。"

科幻電影《星際旅行》至今仍在科幻娛樂史上排名榜首。它講述了人類的夢(mèng)想:宇航員在特殊裝置中平靜地說一句，"發(fā)送我吧，蘇格蘭人"，他就會(huì)瞬間轉(zhuǎn)移到外星球。在經(jīng)典游戲"暗黑破壞神"中，女巫角色的技能是"瞬間轉(zhuǎn)移"。只要施展這個(gè)魔法，女巫就會(huì)伴著一道閃光消失，并出現(xiàn)在任意一個(gè)想去的地方。

"這種現(xiàn)象，與量子態(tài)隱形傳輸很類似。"一位聯(lián)合小組成員謹(jǐn)慎地選擇著用詞。當(dāng)然，它們并不相同。在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，被傳輸?shù)氖切畔⒍�并非�?shí)物。

1999年，奧地利蔡林格研究小組的論文又與倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、愛因斯坦建立相對(duì)論等重大研究成果一起，被英國《自然》雜志選為"百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文"。當(dāng)時(shí)26歲的年輕人潘建偉正在奧地利維也納大學(xué)跟著蔡林格教授學(xué)習(xí)量子技術(shù)，他的名字也在小組名單中。

不過接下來，發(fā)展并不算順利。直到2004年，蔡林格小組才利用多瑙河底的光纖信道，將量子隱形傳態(tài)距離提高到600米。

這次中國的實(shí)驗(yàn)在技術(shù)上有了重大創(chuàng)新，光子在傳播過程中會(huì)因偏振而引起變化，聯(lián)合小組的科學(xué)家們對(duì)此進(jìn)行了"正反饋"，即用簡單的光學(xué)器械控制住光子的偏振態(tài)，使這次實(shí)驗(yàn)的保真度最終達(dá)到了89%。也就是說，"盡管不能正確無誤地發(fā)送每一個(gè)碼，但信息是可以傳送的"。

"如果地點(diǎn)允許，我們本來希望能達(dá)到20公里。"聯(lián)合小組成員、清華大學(xué)物理系副研究員蔣碩覺得很遺憾。他在一間窗臺(tái)上生長著翠綠爬藤的辦公室里接受了記者的采訪。

隨著高度增加，空氣也會(huì)變得更加稀薄。所以，地表10公里的空氣密度，基本相當(dāng)于從地球到外層空間幾十公里距離的空氣密度。"20 公里的傳送距離，就表明光子可以在地表與外層空間衛(wèi)星間打一個(gè)來回。"這也就意味著量子信息可以通過衛(wèi)星在不同地區(qū)，甚至國家間傳遞。

可在野外實(shí)驗(yàn)，狀況卻無法保證同實(shí)驗(yàn)室里一樣理想而精確。最終，因?yàn)槲恢帽憷�，研究者們�?秘密基地"分別設(shè)在八達(dá)嶺長城腳下與河北懷來的兩家小旅館，地理距離16公里。

為了用激光為量子態(tài)傳輸打出一個(gè)光鏈路，他們的實(shí)驗(yàn)大多在其他人沉入夢(mèng)鄉(xiāng)的夜晚進(jìn)行。光鏈路是為了幫助隨后分發(fā)的光量子"探路"。那些已經(jīng)睡著了的人并不知道，這群在半夜里還擺弄著有點(diǎn)嚇人的綠色激光的年輕人，也正在實(shí)現(xiàn)這個(gè)世界全新的通信夢(mèng)想。

"盡管我們只傳送了16公里，但這在科學(xué)上證明了量子信息的遠(yuǎn)距離傳輸是可行的，也意味著量子信息通過衛(wèi)星進(jìn)行傳遞有可能實(shí)現(xiàn)。" 蔣碩說。