科学家预计10年内有望实现全球化量子通信

我国科学家在量子通信研究上再次创造世界纪录：由中国科学技术大学和清华大学组成的联合小组，成功实现了16公里的量子态隐形传输，这一距离是目前世界最远距离的20多倍。

6月1日出版的英国《自然—光子学》杂志，以封面文章发表了这一成果，并给予高度评价。

联合小组成员彭承志教授6日下午在接受记者电话采访时说，该实验首次证实了在自由空间进行远距离量子态隐形传输的可行性，向全球化量子通信网络的最终实现迈出了重要一步。

彭承志介绍说，量子是对原子、电子、光子等物质基本单元的统称。在量子世界中存在一种类似“心电感应”的现象，即通常所说的“量子纠缠”。“打个比方说，甲乙两人身处两地，分别拿一个具有纠缠关系的光子，甲对这个光子进行某种操作，它会发生一些变化，这时乙手中的光子也会发生同样的变化。”彭承志说，量子态隐形传输就是指利用量子纠缠技术，借助卫星网络、光纤网络等经典信道，传输量子态携带的量子信息。“量子态隐形传输很像科幻小说中描绘的‘超时空穿越’：外星人在一个地方神秘地消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方神秘地瞬间出现。量子态隐形传输是未来量子通信网络的核心要素。与传统的通信方式相比，量子通信具有绝对安全性和超高信道容量等明显优势。”

据介绍，量子态隐形传输向人类展示了未来通信的美好前景，一直备受国际科学界的关注。1997年，奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证；2004年，该小组利用多瑙河底的光纤信道，成功地将量子态隐形传输距离提高到600米。但由于光纤信道中的损耗和环境干扰，量子态隐形传输的距离难以大幅度提高。

2004年，中国科大潘建伟、彭承志等研究人员开始探索在自由空间实现更远距离的量子通信。在自由空间，环境对光量子态的干扰效应极小，而光子一旦穿透大气层进入外层空间，其损耗更是接近于零，这使得自由空间信道比光纤信道在远距离传输方面更具优势。

2005年，该小组在合肥创造了13公里的自由空间双向量子纠缠分发的世界纪录，同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子的可行性。

从2007年开始，中国科大—清华大学联合研究小组在北京八达岭与河北怀来之间架设了长达16公里的自由空间量子信道，并取得了一系列关键技术突破，最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输。这证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性，为未来基于卫星中继的全球化量子通信网奠定了可靠基础。

据彭承志介绍，今后他们将在此前研究的基础上，朝两个方向努力：一是借助空间站、卫星等空间平台，实现全球通信网络；二是通过光纤网络，实现同城用户的通信。“根据目前的进展，我们预计今后10年内实现全球化量子通信。”彭承志说。