隱形傳輸距離

2016/10/18 9:18:37

這段16公里的旅程創造了新的世界紀錄，這是目前這個星球中量子態在自由空間中所能隱形傳輸的最遠距離。

事實上，在量子態隱形傳輸經歷的漫長旅程中，每一點距離的進步都可以被視為一座里程碑。1997年年底，位于奧地利的蔡林格研究小組首次在實驗平臺上幾米的距離內成功地進行了這一實驗。

雖然當時的傳輸距離僅達數米，但美國《科學》雜志卻將其列為該年度全球十大科技進展。《科學》雜志的評語是:"盡管想要看到《星際旅行》中''發送我吧''這樣的場景，我們還得等上一些年，但量子態隱形傳輸這項發現，預示著我們將進入由具有不可思議的能力的量子計算機發展而帶來的新時代。"

科幻電影《星際旅行》至今仍在科幻娛樂史上排名榜首。它講述了人類的夢想:宇航員在特殊裝置中平靜地說一句，"發送我吧，蘇格蘭人"，他就會瞬間轉移到外星球。在經典游戲"暗黑破壞神"中，女巫角色的技能是"瞬間轉移"。只要施展這個魔法，女巫就會伴著一道閃光消失，并出現在任意一個想去的地方。

"這種現象，與量子態隱形傳輸很類似。"一位聯合小組成員謹慎地選擇著用詞。當然，它們并不相同。在這項實驗中，被傳輸的是信息而并非實物。

1999年，奧地利蔡林格研究小組的論文又與倫琴發現X射線、愛因斯坦建立相對論等重大研究成果一起，被英國《自然》雜志選為"百年物理學21篇經典論文"。當時26歲的年輕人潘建偉正在奧地利維也納大學跟著蔡林格教授學習量子技術，他的名字也在小組名單中。

不過接下來，發展并不算順利。直到2004年，蔡林格小組才利用多瑙河底的光纖信道，將量子隱形傳態距離提高到600米。

這次中國的實驗在技術上有了重大創新，光子在傳播過程中會因偏振而引起變化，聯合小組的科學家們對此進行了"正反饋"，即用簡單的光學器械控制住光子的偏振態，使這次實驗的保真度最終達到了89%。也就是說，"盡管不能正確無誤地發送每一個碼，但信息是可以傳送的"。

"如果地點允許，我們本來希望能達到20公里。"聯合小組成員、清華大學物理系副研究員蔣碩覺得很遺憾。他在一間窗臺上生長著翠綠爬藤的辦公室里接受了記者的采訪。

隨著高度增加，空氣也會變得更加稀薄。所以，地表10公里的空氣密度，基本相當于從地球到外層空間幾十公里距離的空氣密度。"20 公里的傳送距離，就表明光子可以在地表與外層空間衛星間打一個來回。"這也就意味著量子信息可以通過衛星在不同地區，甚至國家間傳遞。

可在野外實驗，狀況卻無法保證同實驗室里一樣理想而精確。最終，因為位置便利，研究者們將"秘密基地"分別設在八達嶺長城腳下與河北懷來的兩家小旅館，地理距離16公里。

為了用激光為量子態傳輸打出一個光鏈路，他們的實驗大多在其他人沉入夢鄉的夜晚進行。光鏈路是為了幫助隨后分發的光量子"探路"。那些已經睡著了的人并不知道，這群在半夜里還擺弄著有點嚇人的綠色激光的年輕人，也正在實現這個世界全新的通信夢想。

"盡管我們只傳送了16公里，但這在科學上證明了量子信息的遠距離傳輸是可行的，也意味著量子信息通過衛星進行傳遞有可能實現。" 蔣碩說。