據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)6日報道，維也納大學和奧地利科學院的物理學家憑借143公里的成績打破量子遠距傳輸?shù)淖钸h距離紀錄。這項成就是在朝著基于衛(wèi)星的量子通訊道路上向前邁出的重要一步。研究成果刊登在《自然》雜志上。

實驗中，奧地利物理學家安東-澤林格領(lǐng)導的一支國際小組成功在加那利群島的兩個島嶼——拉帕爾瑪島和特納利夫島間實現(xiàn)量子態(tài)傳輸，距離達到143公里。此前的紀錄由中國研究人員在幾個月前創(chuàng)造，成績?yōu)?7公里。

奧地利物理學家憑借143公里的成績打破量子遠距傳輸?shù)淖钸h距離紀錄

打破傳輸距離并不是科學家的首要目標。這項實驗為一個全球性信息網(wǎng)絡(luò)打下了基礎(chǔ)，在這個網(wǎng)絡(luò)，量子機械效應(yīng)能夠大幅提高信息交換的安全性，進行確定計算的效率也要遠遠超過傳統(tǒng)技術(shù)。在這樣一個未來的“量子互聯(lián)網(wǎng)”，量子遠距傳輸將成為量子計算機之間信息傳送的一個關(guān)鍵協(xié)議。

在量子遠距傳輸實驗中，兩點之間的量子態(tài)交換理論上可以在相當遠的距離內(nèi)實現(xiàn)，即使接收者的位置未知也是如此。量子態(tài)交換可以用于信息傳輸或者作為未來量子計算機的一種操作。在這些應(yīng)用中，量子態(tài)編碼的光子必須能夠傳輸相當長距離，同時不破壞脆弱的量子態(tài)。奧地利物理學家進行的實驗讓量子遠距傳輸?shù)木嚯x超過100公里，開辟了一個新疆界。

參與這項實驗的馬小松（Xiao-song Ma，音譯）表示：“讓量子遠距傳輸?shù)木嚯x達到143公里是一項巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)?！眰鬏斶^程中，光子必須直接穿過兩座島嶼之間的湍流大氣。由于兩島之間的距離達到143公里，會嚴重削弱信號，使用光纖顯然不適合量子遠距傳輸實驗。

為了實現(xiàn)這個目標，科學家必須進行一系列技術(shù)革新。德國加爾興馬克斯-普朗克量子光學研究所的一個理論組以及加拿大沃特盧大學的一個實驗組為這項實驗提供了支持。馬小松表示：“借助于一項被稱之為‘主動前饋’的技術(shù)，我們成功完成了遠距傳輸，這是一項巨大突破。主動前饋用于傳輸距離如此遠的實驗還是第一次。它幫助我們將傳輸速度提高一倍。”在主動前饋協(xié)議中，常規(guī)數(shù)據(jù)連同量子信息一同傳輸，允許接收者以更高的效率破譯傳輸?shù)男盘枴?/p>

澤林格表示：“我們的實驗展示了當前量子技術(shù)的成熟程度以及擁有怎樣的實際用途。第一個目標是基于衛(wèi)星的量子遠距傳輸，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的量子通訊。我們在這條道路上向前邁出了重要一步。我們將在一項國際合作中運用我們掌握的技術(shù)，中國科學院的同行也會參與這項合作。我們的目標是實施一項量子衛(wèi)星任務(wù)?！?/p>

2002年以來就與澤林格進行量子遠距傳輸實驗的魯珀特-烏爾森指出：“我們的實驗取得了令人鼓舞的成果，為未來地球與衛(wèi)星之間或者衛(wèi)星之間的信號傳輸實驗奠定良好基礎(chǔ)。”處在低地球軌道的衛(wèi)星距地面200到1200公里。（國際空間站距地面大約400公里）烏爾森說：“在從拉帕爾瑪島傳輸?shù)教丶{利夫島，穿過兩島間大氣過程中，我們的信號減弱了大約1000倍。不過，我們還是成功完成了這項量子遠距傳輸實驗。在基于衛(wèi)星的實驗中，傳輸數(shù)據(jù)更遠，但信號穿過的大氣也更少。我們?yōu)檫@種實驗奠定了一個很好的基礎(chǔ)。”