奧地利實現143公裡量子遠距離傳輸打破中國紀錄
http://www.enorth.com.cn 2012-09-07 16:29
新浪科技訊北京時間9月7日消息，據美國物理學家組織網6日報道，維也納大學和奧地利科學院的物理學家憑借143公裡的成績打破量子遠距傳輸的最遠距離紀錄。這項成就是在朝著基於衛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量子態傳輸，距離達到143公裡。此前的紀錄由中國研究人員在幾個月前創造，成績為97公裡。
打破傳輸距離並不是科學家的首要目標。這項實驗為一個全球性信息網絡打下了基礎，在這個網絡，量子機械效應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技術。在這樣一個未來的“量子互聯網”，量子遠距傳輸將成為量子計算機之間信息傳送的一個關鍵協議。
在量子遠距傳輸實驗中，兩點之間的量子態交換理論上可以在相當遠的距離內實現，即使接收者的位置未知也是如此。量子態交換可以用於信息傳輸或者作為未來量子計算機的一種操作。在這些應用中，量子態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。奧地利物理學家進行的實驗讓量子遠距傳輸的距離超過100公裡，開闢了一個新疆界。
參與這項實驗的馬小松(Xiao-song Ma，音譯)表示：“讓量子遠距傳輸的距離達到143公裡是一項巨大的技術挑戰。”傳輸過程中，光子必須直接穿過兩座島嶼之間的湍流大氣。由於兩島之間的距離達到143公裡，會嚴重削弱信號，使用光纖顯然不適合量子遠距傳輸實驗。
為了實現這個目標，科學家必須進行一系列技術革新。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：“借助於一項被稱之為‘主動前饋’的技術，我們成功完成了遠距傳輸，這是一項巨大突破。主動前饋用於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。”在主動前饋協議中，常規數據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的信號。
澤林格表示：“我們的實驗展示了當前量子技術的成熟程度以及擁有怎樣的實際用途。第一個目標是基於衛星的量子遠距傳輸，實現全球范圍內的量子通訊。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，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星任務。”
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，為未來地球與衛星之間或者衛星之間的信號傳輸實驗奠定良好基礎。”處在低地球軌道的衛星距地面200到1200公裡。(國際空間站距地面大約400公裡)烏爾森說：“在從拉帕爾瑪島傳輸到特納利夫島，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。在基於衛星的實驗中，傳輸數據更遠，但信號穿過的大氣也更少。我們為這種實驗奠定了一個很好的基礎。”
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