中國在量子領(lǐng)域的發(fā)展非常迅速，我們發(fā)射了全球首顆“墨子號”量子通信衛(wèi)星，如今我們在量子通信領(lǐng)域走在了國際的前沿，最近，我們的科學家潘建偉教授和同事彭承志、范靖云等與美國加州理工學院、澳大利亞昆士蘭大學等單位的科研工作人員合作，利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星對一類預言引力場導致量子退相干的理論模型進行了實驗檢驗。9月19日，該研究成果在國際頂級學術(shù)期刊《科學》雜志在線發(fā)布了該研究成果。
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如今量子力學和廣義相對論是現(xiàn)代物理學的兩大支柱，但是至今都沒有人能將量子力學和廣義相對論進行融合，如今已知的四種基本相互作用中，電磁、弱相互作用和強相互作用都已量子化，而且已經(jīng)統(tǒng)一，唯有關(guān)于引力作用的量子化問題一直懸而未決，解決這一問題將有助于建立關(guān)于四種基本相互作用的大統(tǒng)一理論。
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潘建偉教授的團隊認為，目前關(guān)于如何融合量子力學和引力理論的討論，模型眾多，但是缺乏實驗檢驗，因為這些理論模型的預言都需要目前難以達到的極端實驗條件下檢驗，比如極小空間尺度，或者是極高能量，但是近些年，理論物理學家探討了引力可能導致的量子退相干效應(yīng)，并且提出了一個現(xiàn)實可行的試驗方案。
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利用量子衛(wèi)星就可以進行檢驗，量子衛(wèi)星目前是我們獨有的，可以基于地星之間的量子態(tài)分發(fā)，潘建偉團隊已經(jīng)開展了一系列創(chuàng)新性的實驗研究，如今“墨子號”完成了三大既定科學目標，千公里級地星雙向量子糾纏分發(fā)，地星量子密鑰分發(fā)和地星量子隱形傳態(tài)，三項工作成果分別發(fā)表在了《科學》和《自然》雜志上面。
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“墨子號”在國際上率先在太空開展引力誘導量子糾纏退相干實驗檢驗，對穿越地球引力場的量子糾纏光子退相干情況展開測試，最終，通過一系列精巧的實驗設(shè)計和理論分析，此次實驗令人信服地排除了“事件形式”理論所預言的引力導致糾纏退相干現(xiàn)象。在實驗觀測結(jié)果的基礎(chǔ)上，該工作對之前的理論模型進行了修正和完善，修正后的理論表明，在“墨子號”現(xiàn)有500公里軌道高度下，糾纏退相干現(xiàn)象將表現(xiàn)得比較微弱，為了進一步進行確定性的驗證，未來需要在更高軌道的實驗平臺開展研究。
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這次研究，是我們利用“墨子號”量子衛(wèi)星進行的嘗試，在地球引力場中嘗試結(jié)合量子力學與廣義相對論的理論進行實驗檢驗，將極大推動相關(guān)物理學基礎(chǔ)理論的實驗研究。為我們科學家的科學精神點贊，在基礎(chǔ)物理學研究方面，以前是西方國家遙遙領(lǐng)先，如今我們大膽提出我們的理論假設(shè)，從理論到實踐，我們在基礎(chǔ)科學方面有了很大進步。
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