潘建伟墨子号 潘建伟:“墨子号”卫星与量子网络

2019-03-27 - 潘建伟

8月21日,南开大学陈省身数学研究所举办物理前沿会议,庆祝理论物理研究室成立30周年和杨振宁先生95岁华诞。会上,来自国内知名专家、学者介绍了物理学的前沿进展。

中国量子卫星首席科学家、中国科学院院士潘建伟应邀作题为“‘墨子号’卫星与量子网络”的特邀报告。他首先介绍了自己在杨振宁等老一辈物理学家的指导帮助下,走向科研之路的历程,分享了他和团队在光量子信息处理、超冷原子方向的研究进展。

潘建伟墨子号

潘建伟在会上作报告

潘建伟指出,人们曾怀疑“以人类的才智无法构造人类自身不可破解的密码”,然而量子力学经过近百年的发展,为解决信息传输安全问题做好了准备。量子叠加与量子比特以及被爱因斯坦称为“远地点之间诡异互动”的量子纠缠是其基本原理。

潘建伟墨子号

他谈到,从定域实在论和量子力学的非定域性出发,爱因斯坦提出了“量子力学是完备的吗?”这一疑问。利用纠缠态对贝尔不等式的破缺可以检验定域实在论和量子力学预言,远距离的量子纠缠能够完成这一检验,这些工作进展推动了量子信息学的发展。利用这一手段,可进行量子密钥分发。同时,可利用量子叠加把未知量子态在纠缠的帮助下,从一个点传到另外一个遥远地方。

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潘建伟说,虽然2007年以后国内在这些方面有很好的进展,密钥分发从10公里突破到了超过400公里,然而远距离量子通信面临光纤固有损耗随着距离增加而呈指数增长、量子信息不可复制与放大等挑战。自由空间通道是比较好的解决途径。

在经过了5年的地面验证实验后,“墨子号”量子科学实验卫星发射,完成高速星地密钥分发、实现空间尺度量子非定域性检验的星地纠缠分发等任务;同时,团队也完成了1200公里距离的量子分发,以99.9%的置信度破坏了贝尔不等式。

星地量子密钥分发实验,2017年5月拍摄于乌鲁木齐南山

(中科院供图)

潘建伟表示,下一步要实现卫星组网,突破地影区限制,完成高效的全球量子化通信等工作。要将量子通信技术走向实用,同时就引力本身和退相干有联络相关模型开展工作。

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