新华社合肥6月16日电(记者 董瑞丰 徐海涛)中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队16日宣布,在中国科学院空间科学战略性先导科技专项的支持下,利用“墨子号”量子科学实验卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发,并于此基础上实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验,在空间量子物理研究方面取得重大突破。

国际权威学术期刊《科学》以封面论文的形式发表了该成果,审稿人称该成果是“兼具潜在实际应用和基础科学研究重要性的重大技术突破”。

量子纠缠被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”,它是两个或多个粒子共同组成的量子状态,无论粒子之间相隔多远,测量其中一个粒子必然会影响其他粒子,这被称为量子力学非定域性。

量子纠缠所体现的非定域性是量子力学最神奇的现象之一,但由于量子纠缠非常脆弱,会随着光子在光纤内或者地表大气中的传输距离而衰减,以往国际学界的量子纠缠分发实验只停留在百公里的距离。

量子纠缠“鬼魅般的超距作用”在更远的距离上是否仍然存在?会不会受到引力等其他因素的影响?中科大潘建伟等人组成的团队联合中科院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台、国家空间科学中心等,利用“墨子号”量子科学实验卫星进行了实验验证。

“墨子号”卫星过境时,同时与青海德令哈站和云南丽江站两个地面站建立光链路,以每秒1对的速度在地面超过1200公里的两个站之间建立量子纠缠。在关闭局域性漏洞和测量选择漏洞的条件下,获得的实验结果以4倍标准偏差违背了贝尔不等式,即在千公里的空间尺度上实现了严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验。

据介绍,这一重要成果为未来开展大尺度量子网络和量子通信实验研究以及开展外太空广义相对论、量子引力等物理学基本原理的实验检验奠定了可靠的技术基础。