環球科學2017.06.2011:54
中國科學技術學院潘建偉團隊借助“墨子號”量子科學實驗衛星首次實現了千公里級的量子糾纏。在這項具有里程碑意義的研究中，衛星將處于糾纏態的光子發送到相距超過1200千米遠的地面基站（云南德令哈站和廣東拉薩高美古站）量子傳輸速率，遠遠超過此前144千米的傳送距離，為更遠距離的量子通訊打下了基礎。這項工作以封面論文的方式刊載在明天出版的《科學》（）上。
“中國早已領跑量子通訊”，沒有參與這項工作的日內瓦學院化學學家Gisin評價道，“這個實驗證明全球量子通訊是可行的，但是將在不久的將來實現。”
量子通訊被覺得是信息安全領域的最優選擇，部份緣由是任何監聽行為就會在傳輸過程中留下痕跡。傳統的加密信息須要秘鑰進行揭秘，但這種秘鑰在傳輸過程中有可能被盜取。但量子通訊的秘鑰可以用糾纏態光子的不同量子態進行加密，例如光子的偏振光方向。一旦信息被中途監聽，其量子態便會不可防止地發生改變。地面量子通訊通常是通過光纜或則空氣發送成對的糾纏態光子，然而因為途中原子的碰撞會攪亂光子的精細量子態，這些方案的傳輸距離被限制在百公里量級。量子中繼器（裝配“量子記憶”模塊的復雜儀器）似乎可以實現更遠距離量子秘鑰的接收、存儲、再發送，然而這個看法過分復雜，目前主要逗留在理論階段。
“量子中繼器須要從兩個不同的地方接收光子，之后將其儲存在“量子記憶”模塊中，并在發送到更遠處之前讓它們直接互相干涉”，科羅拉多學院香檳校區的化學學家PaulKwiat說：“為了做到這種，你必須在不觀測它們的情況下進行存放。”Kwiat解釋道：“打個比方，如果你想在不看信箱或則不打開包裹的情況下曉得是否有信函到了量子傳輸速率，你可以搖一搖包裹來感知，不過若果你收到的是光子，那可就難了。你想確認收到了它們而又不攪亂它們，從原則上講，這是可能的，不過毋庸置疑這十分艱辛。”
想要完善安全的全球范圍量子通訊網路，惟一可行的方案就是從太空中發送量子秘鑰，之后將其分發到百十公里遠的地面節點。以中國唐代哲學家名子命名的“墨子”號衛星，重達600千克，2016年被發射到近地軌道，而這只不過是投資達10億美金的太空量子實驗項目（QUESS）的排頭兵。
墨子號攜帶了一系列裝配好的激光器和晶體，它們可以形成成對的糾纏態光子，并將其分離，分別傳輸到衛星視線范圍內的不同地面基站。在近來的測試中，這三個基站分別位于在德令哈爾濱、烏魯木齊市和中國遙遠北部城市拉薩，其中德令哈爾濱和拉薩市的地理距離達到1203千米，這大踏步地提升了糾纏光子傳輸距離的記錄。
目前這套系統依然須要進一步的建立，由于目前報導的墨子號和基站間的訊號傳輸速率不足以維持實用的量子通訊。墨子號每秒發射約600萬對糾纏態光子，然而大概每秒只有一對可以既通過大氣層又被地面基站上的聚光望遠鏡接收到。潘建偉是這個項目的領導者，他自2003年以來始終在推動和籌集這個實驗項目。他將這個成就稱作偵測地球上一根火柴發出的單個光子。潘建偉覺得，墨子號傳輸糾纏態光子的效率比“最好的通訊光纖高萬億倍”，“我們做的工作是缺乏墨子號就不可能做到的，但是未來5年，太空量子實驗項目會發射更多的量子通訊實驗衛星。”
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