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“墨子号”在国际上率先实现千公里级量子纠缠分发,上海技物所贡献两台核心载荷
| 17-06-18| 访问次数: | 【 【打印】【关闭】

  2017616日,中科院在中国科大组织召开新闻发布会,在中科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实现千公里级的量子纠缠分发,并在此基础上首次实现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。相关成果于616日以封面论文的形式发表在国际权威学术期刊《科学》杂志上。题为《基于卫星的纠缠分发距离超过1200公里》的论文说,通过“墨子号”向地面发射光子,每对处于纠缠状态的光子中的一个发向青海德令哈站,另一个发向云南丽江站,两个地面站之间的距离达到1203公里。这是世界上首次实现千公里量级的量子纠缠。纠缠分发的两个光子就是通过上海技物所研制的两个核心载荷量子纠缠发射机和量子密钥通信机发的。 

  如何证明和检验被爱因斯坦称之为“鬼魅般的远距作用”的量子纠缠这种奇特的量子力学现象?上海技物所量子科学实验卫星有效载荷科研团队在王建宇研究员的带领下,完成了空间载荷的工程化攻关,研制的量子纠缠发射机和量子密钥通信机的主要任务就是与另两个载荷一起将卫星上产生的量子密钥分发到光学地面上,对星地量子密钥分发进行验证;通过量子纠缠和隐形传态实验对量子理论的完备性进行验证。其意义在于为空间量子科学实验提供了宏大平台,为今后基于量子纠缠保密通讯的工程应用奠定了基础。 

  这次“墨子”号量子科学实验卫星上搭载了量子纠缠发射机、量子密钥通信机、产生纠缠光子对的量子纠缠源、量子实验控制与处理机四个有效载荷,以及实现星地高速通信的激光相干通信机载荷。上海技物所作为载荷总体责任单位,与中国科学技术大学、中科院上海光学精密机械研究所共同完成载荷单机的研制。本项工程由中国科学院国家空间科学中心抓总负责,上海微小卫星工程中心负责卫星平台研制。上海技物所不但牵头研制量子密钥通信机、量子纠缠发射机两台光机主载荷,还参与了另外两个有效载荷的研制工作。目前不但完成了测试,确认了卫星可以满足空间量子科学实验的需求,且圆满完成了规定任务。相关载荷关键技术的突破主要基于上海技物所在我国航天光电技术领域的长期技术积累和科研人员科技创新能力的不断提升。例如:这次 “墨子号”应用的激光技术。由于激光是非常特殊的光源,信号极易控制,甚至可以把一颗颗光子分离出来。在空间,最大用处是用激光测环境,从激光回波中可以探测出出二氧化碳浓度、空气中的微型颗粒,对于治雾霾极有帮助。2007年“嫦娥1号”上搭载了上海技物所制作的激光测高仪,这次也将卫星激光技术运用到了“墨子号”上。再如:上海技物所发挥光电技术优势,在“墨子”上展现了量子理论、激光技术和航天工程的完美结合。实现了“天地链路高精度跟踪和精确指向”、“近衍射极限光量子发射和多源同轴配准”、“偏振态保持与基矢跟踪测量”等多项关键技术突破。墨子号印证了中国科技正从跟踪向引领跨越,上海技物所也在为实现科技强国梦的征途上越来越强。 

 

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