原標(biāo)題：“墨子號”圓滿實現(xiàn)三大既定科學(xué)目標(biāo)
科技日報北京8月10日電（記者 李大慶）記者從中科院獲悉，我國科學(xué)家利用“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，在國際上首次成功實現(xiàn)了從衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)。兩項成果于北京時間10日凌晨同時在線發(fā)表在《自然》上。至此，“墨子號”圓滿實現(xiàn)全部三大既定科學(xué)目標(biāo)。
“墨子號”是去年8月16日升空、今年1月18日正式交付開展科學(xué)實驗的。它的第一個科學(xué)目標(biāo)——在國際上率先實現(xiàn)千公里級星地雙向量子糾纏分發(fā)和量子力學(xué)非定域性檢驗已經(jīng)實現(xiàn)，成果于6月16日在《科學(xué)》上發(fā)表。現(xiàn)在“墨子號”的另兩個科學(xué)目標(biāo)再次實現(xiàn)，中科院院長白春禮指出，這標(biāo)志著我國在量子通信領(lǐng)域的研究在國際上全面領(lǐng)先。
當(dāng)今國際量子通信的研究內(nèi)容之一便是量子密鑰分發(fā)。量子科學(xué)實驗衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科大教授潘建偉說，傳統(tǒng)的基于計算復(fù)雜性的加密技術(shù)，在原理上都存在著被破譯的可能。而量子密鑰分發(fā)則是通過量子態(tài)的傳輸，在遙遠(yuǎn)兩地的用戶共享無條件安全的密鑰，利用該密鑰對信息進(jìn)行一次一密的嚴(yán)格加密，這是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式。
量子通信的另一重要內(nèi)容是量子隱形傳態(tài)。它利用量子糾纏可以將物質(zhì)的未知量子態(tài)精確傳送到遙遠(yuǎn)地點(diǎn)，而不用傳送物質(zhì)本身。
“墨子號”的科學(xué)目標(biāo)之一是星地高速量子密鑰的分發(fā)。據(jù)潘建偉介紹，量子密鑰分發(fā)實驗采用衛(wèi)星發(fā)射量子信號、地面接收的方式。“墨子號”過境時，與河北興隆地面光學(xué)站建立光鏈路，在1200公里通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖信道高20個數(shù)量級（萬億億倍）。衛(wèi)星上量子誘騙態(tài)光源平均每秒發(fā)送4000萬個信號光子，一次過軌對接實驗可生成300kbit的安全密鑰，平均成碼率可達(dá)1.1kbps。這一重要成果為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。
地星量子隱形傳態(tài)是“墨子號”的另一科學(xué)目標(biāo)。量子隱形傳態(tài)采用地面發(fā)射糾纏光子、天上接收的方式?！澳犹枴边^境時，與西藏阿里地面站建立光鏈路。地面光源每秒產(chǎn)生8000個量子隱形傳態(tài)事例，向衛(wèi)星發(fā)射糾纏光子，實驗通信距離從500公里到1400公里，所有6個待傳送態(tài)均以大于99.7%的置信度超越經(jīng)典極限。假設(shè)在同樣長度的光纖中重復(fù)這一工作，需要3800億年才能觀測到1個事例。這一重要成果為未來開展空間尺度量子通信網(wǎng)絡(luò)研究，以及空間量子物理學(xué)和量子引力實驗檢驗等研究奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。
至此，“墨子號”三大既定科學(xué)目標(biāo)圓滿實現(xiàn)。
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