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毫无疑问将在学术界和广大的社会公众中产生非

时间:2017-06-19 13:27 作者:admin 点击:

    2015年年末,英国政府发布的《量子时代的技术机遇》报告显示,中国在量子科技的论文发表上排在全球第一、专利应用排名第二。在“第二次量子革命”的起步阶段,中国异军突起进入“领跑阵营”。 量子力学正是微观世界“概率论”的最大支持者。量子论里有一种特性,即量子纠缠,简单来说,两个处于纠缠状态的量子,就像有“心灵感应”,无论这些粒子之间相隔多远,只要一个粒子发生变化,另外的粒子也会即刻“感知”,随之发生变化。人类之所以爱上科学,很大程度上在于它能够探索未知,满足我们的好奇心。如今,一个不难描述的未知问题摆在人类面前——
 
    在人类肉眼看不到的微观世界中,事物究竟是以“概率”而存在的,还是“确定”存在的?举个关于足球的例子,在宏观世界,我们可以确定地知道它究竟在哪个点,但在微观世界,一个足球就相当于一个粒子,人们似乎只能判断它出现在足球场某个点的概率,却无法确切地知道它究竟在哪里。
 
    “弯道超车”:中国在太空领跑
 
    事实上,在量子物理学诞生的一百多年里,有关研究始终长盛不衰。但是,在只争朝夕的国际科研竞争前几十年,一直难见到中国人的身影。起步晚,是中国人甩不掉的标签,但这并不妨碍我们“弯道超车”。
 
    2003年,潘建伟团队开始实验“长距离”量子纠缠,从13公里到100公里,从追赶走向超越。2012年8月9日,国际学术期刊《自然》杂志以封面标题形式发表了潘建伟团队的研究成果:他们在国际上首次成功实现了“百公里”量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发。
 
    这一成果不仅刷新世界纪录,有望成为远距离量子通信的里程碑,而且为发射全球首颗量子科学实验卫星即如今的“墨子号”奠定了技术基础。同年12月6日,《自然》杂志为该成果专门撰写了长篇新闻特稿《数据隐形传输:量子太空竞赛》,详细报道了这场激烈的量子太空竞赛。
 
    又过了4年,潘建伟团队通过发射“墨子号”卫星,将“量子纠缠”的实验距离拉到“1200公里”,把科学家一直假想的实验变成了现实,也让中国量子在太空中领跑全球。
 
    加拿大滑铁卢大学量子技术专家延内魏因说,国际上确实存在量子科研竞赛。“中国团队已克服了好几个重大技术与科学挑战,清楚地表明了他们在量子通信领域处于世界领先地位。”
 
    相应地,类似的实验,欧盟、加拿大、日本都有科学家在呼吁和推进。但或因技术积累不够,或因资金支持不够,目前进展缓慢。
 
    以美国为例,2015年美国航空航天局宣布一项计划:在其总部与喷气推进实验室之间建立一个直线距离600千米、光纤皮长1000千米左右、10个中转基站的远距离光纤量子通信干线,并计划拓展到星地量子通信。不过,目前该计划尚未有实际进展的最新消息。
 
    不过,爱因斯坦并不买账,并讥讽这个现象为“幽灵般的超距作用”。也因此,他和波尔等科学巨擘为此展开激烈争论,并留下一个“世纪年之问”:上帝掷骰子吗?换言之,微观世界都是由“概率”决定存在的吗?
 
    全球相关领域的科学家,甚至是一些执政者都为这个问题着迷。因为,一旦这种特性得到最终验证,就有一个最为直接的应用,即通过量子纠缠所建立起来的量子信道不可破译,成为未来保密通信的“终极武器”。
 
    按照潘建伟的说法,要让量子通信实用化,需要实现量子纠缠的“远距离”分发。一代又一代学者接力走下来,人类似乎遭遇了“瓶颈”:由于量子纠缠“太脆弱”,会随着光子在光纤内或地表大气中的传输距离而衰减,以往的实验只停留在“百公里”量级的距离。
 
    潘建伟粗略地测算过,使用光纤进行量子分发,传输“百公里”距离,损耗已达99%;传输“千公里”的距离,每送1个光子大约需要3万年,“这就完全丧失了通信的意义”。
 
    于是,一场大国间的“量子通信”竞赛就此出现,谁先冲到“千公里”的距离,似乎就能在这场赛跑中领先。潘建伟说:“大家不断地去‘拉长’这个距离,以此来验证量子纠缠的原理,步步逼近量子通信的实用目标。”