2017年6月16日,中科院在中國科大組織召開新聞發(fā)布會,在中科院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的支持下,利用“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在國際上率先實(shí)現(xiàn)千公里級的量子糾纏分發(fā),并在此基礎(chǔ)上首次實(shí)現(xiàn)空間尺度下嚴(yán)格滿足“愛因斯坦定域性條件”的量子力學(xué)非定域性檢驗(yàn),在空間量子物理研究方面取得重大突破。相關(guān)成果于6月16日以封面論文的形式發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上。題為《基于衛(wèi)星的糾纏分發(fā)距離超過1200公里》的論文說,通過“墨子號”向地面發(fā)射光子,每對處于糾纏狀態(tài)的光子中的一個發(fā)向青海德令哈站,另一個發(fā)向云南麗江站,兩個地面站之間的距離達(dá)到1203公里。這是世界上首次實(shí)現(xiàn)千公里量級的量子糾纏。糾纏分發(fā)的兩個光子就是通過上海技物所研制的兩個核心載荷量子糾纏發(fā)射機(jī)和量子密鑰通信機(jī)發(fā)的。
如何證明和檢驗(yàn)被愛因斯坦稱之為“鬼魅般的遠(yuǎn)距作用”的量子糾纏這種奇特的量子力學(xué)現(xiàn)象?上海技物所量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星有效載荷科研團(tuán)隊(duì)在王建宇研究員的帶領(lǐng)下,完成了空間載荷的工程化攻關(guān),研制的量子糾纏發(fā)射機(jī)和量子密鑰通信機(jī)的主要任務(wù)就是與另兩個載荷一起將衛(wèi)星上產(chǎn)生的量子密鑰分發(fā)到光學(xué)地面上,對星地量子密鑰分發(fā)進(jìn)行驗(yàn)證;通過量子糾纏和隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)對量子理論的完備性進(jìn)行驗(yàn)證。其意義在于為空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了宏大平臺,為今后基于量子糾纏保密通訊的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
這次“墨子”號量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星上搭載了量子糾纏發(fā)射機(jī)、量子密鑰通信機(jī)、產(chǎn)生糾纏光子對的量子糾纏源、量子實(shí)驗(yàn)控制與處理機(jī)四個有效載荷,以及實(shí)現(xiàn)星地高速通信的激光相干通信機(jī)載荷。上海技物所作為載荷總體責(zé)任單位,與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所共同完成載荷單機(jī)的研制。本項(xiàng)工程由中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心抓總負(fù)責(zé),上海微小衛(wèi)星工程中心負(fù)責(zé)衛(wèi)星平臺研制。上海技物所不但牽頭研制量子密鑰通信機(jī)、量子糾纏發(fā)射機(jī)兩臺光機(jī)主載荷,還參與了另外兩個有效載荷的研制工作。目前不但完成了測試,確認(rèn)了衛(wèi)星可以滿足空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求,且圓滿完成了規(guī)定任務(wù)。相關(guān)載荷關(guān)鍵技術(shù)的突破主要基于上海技物所在我國航天光電技術(shù)領(lǐng)域的長期技術(shù)積累和科研人員科技創(chuàng)新能力的不斷提升。例如:這次 “墨子號”應(yīng)用的激光技術(shù)。由于激光是非常特殊的光源,信號極易控制,甚至可以把一顆顆光子分離出來。在空間,最大用處是用激光測環(huán)境,從激光回波中可以探測出出二氧化碳濃度、空氣中的微型顆粒,對于治霧霾極有幫助。2007年“嫦娥1號”上搭載了上海技物所制作的激光測高儀,這次也將衛(wèi)星激光技術(shù)運(yùn)用到了“墨子號”上。再如:上海技物所發(fā)揮光電技術(shù)優(yōu)勢,在“墨子”上展現(xiàn)了量子理論、激光技術(shù)和航天工程的完美結(jié)合。實(shí)現(xiàn)了“天地鏈路高精度跟蹤和精確指向”、“近衍射極限光量子發(fā)射和多源同軸配準(zhǔn)”、“偏振態(tài)保持與基矢跟蹤測量”等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破。墨子號印證了中國科技正從跟蹤向引領(lǐng)跨越,上海技物所也在為實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國夢的征途上越來越強(qiáng)。

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