科學(xué)家預(yù)計10年內(nèi)有望實現(xiàn)全球化量子通信

我國科學(xué)家在量子通信研究上再次創(chuàng)造世界紀錄：由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和清華大學(xué)組成的聯(lián)合小組，成功實現(xiàn)了16公里的量子態(tài)隱形傳輸，這一距離是目前世界最遠距離的20多倍。

6月1日出版的英國《自然—光子學(xué)》雜志，以封面文章發(fā)表了這一成果，并給予高度評價。

聯(lián)合小組成員彭承志教授6日下午在接受記者電話采訪時說，該實驗首次證實了在自由空間進行遠距離量子態(tài)隱形傳輸?shù)目尚行?，向全球化量?strong>通信網(wǎng)絡(luò)的最終實現(xiàn)邁出了重要一步。

彭承志介紹說，量子是對原子、電子、光子等物質(zhì)基本單元的統(tǒng)稱。在量子世界中存在一種類似“心電感應(yīng)”的現(xiàn)象，即通常所說的“量子糾纏”?！按騻€比方說，甲乙兩人身處兩地，分別拿一個具有糾纏關(guān)系的光子，甲對這個光子進行某種操作，它會發(fā)生一些變化，這時乙手中的光子也會發(fā)生同樣的變化?！迸沓兄菊f，量子態(tài)隱形傳輸就是指利用量子糾纏技術(shù)，借助衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)等經(jīng)典信道，傳輸量子態(tài)攜帶的量子信息?！傲孔討B(tài)隱形傳輸很像科幻小說中描繪的‘超時空穿越’：外星人在一個地方神秘地消失，不需要任何載體的攜帶，又在另一個地方神秘地瞬間出現(xiàn)。量子態(tài)隱形傳輸是未來量子通信網(wǎng)絡(luò)的核心要素。與傳統(tǒng)的通信方式相比，量子通信具有絕對安全性和超高信道容量等明顯優(yōu)勢?！?BR>
據(jù)介紹，量子態(tài)隱形傳輸向人類展示了未來通信的美好前景，一直備受國際科學(xué)界的關(guān)注。

1997年，奧地利蔡林格小組在室內(nèi)首次完成了量子態(tài)隱形傳輸?shù)脑硇詫嶒烌炞C；2004年，該小組利用多瑙河底的光纖信道，成功地將量子態(tài)隱形傳輸距離提高到600米。但由于光纖信道中的損耗和環(huán)境干擾，量子態(tài)隱形傳輸?shù)木嚯x難以大幅度提高。

2004年，中國科大潘建偉、彭承志等研究人員開始探索在自由空間實現(xiàn)更遠距離的量子通信。在自由空間，環(huán)境對光量子態(tài)的干擾效應(yīng)極小，而光子一旦穿透大氣層進入外層空間，其損耗更是接近于零，這使得自由空間信道比光纖信道在遠距離傳輸方面更具優(yōu)勢。

2005年，該小組在合肥創(chuàng)造了13公里的自由空間雙向量子糾纏分發(fā)的世界紀錄，同時驗證了在外層空間與地球之間分發(fā)糾纏光子的可行性。

從2007年開始，中國科大—清華大學(xué)聯(lián)合研究小組在北京八達嶺與河北懷來之間架設(shè)了長達16公里的自由空間量子信道，并取得了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，最終在2009年成功實現(xiàn)了世界上最遠距離的量子態(tài)隱形傳輸。這證實了量子態(tài)隱形傳輸穿越大氣層的可行性，為未來基于衛(wèi)星中繼的全球化量子通信網(wǎng)奠定了可靠基礎(chǔ)。

據(jù)彭承志介紹，今后他們將在此前研究的基礎(chǔ)上，朝兩個方向努力：一是借助空間站、衛(wèi)星等空間平臺，實現(xiàn)全球通信網(wǎng)絡(luò)；二是通過光纖網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)同城用戶的通信?！案鶕?jù)目前的進展，我們預(yù)計今后10年內(nèi)實現(xiàn)全球化量子通信。”彭承志說。（記者趙永新）