“墨子號(hào)”在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)量子糾纏分發(fā),上海技物所貢獻(xiàn)兩臺(tái)核心載荷
|
2017年6月16日,中科院在中國(guó)科大組織召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì),在中科院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的支持下,利用“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)的量子糾纏分發(fā),并在此基礎(chǔ)上首次實(shí)現(xiàn)空間尺度下嚴(yán)格滿足“愛(ài)因斯坦定域性條件”的量子力學(xué)非定域性檢驗(yàn),在空間量子物理研究方面取得重大突破。相關(guān)成果于6月16日以封面論文的形式發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上。題為《基于衛(wèi)星的糾纏分發(fā)距離超過(guò)1200公里》的論文說(shuō),通過(guò)“墨子號(hào)”向地面發(fā)射光子,每對(duì)處于糾纏狀態(tài)的光子中的一個(gè)發(fā)向青海德令哈站,另一個(gè)發(fā)向云南麗江站,兩個(gè)地面站之間的距離達(dá)到1203公里。這是世界上首次實(shí)現(xiàn)千公里量級(jí)的量子糾纏。糾纏分發(fā)的兩個(gè)光子就是通過(guò)上海技物所研制的兩個(gè)核心載荷量子糾纏發(fā)射機(jī)和量子密鑰通信機(jī)發(fā)的。 如何證明和檢驗(yàn)被愛(ài)因斯坦稱之為“鬼魅般的遠(yuǎn)距作用”的量子糾纏這種奇特的量子力學(xué)現(xiàn)象?上海技物所量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星有效載荷科研團(tuán)隊(duì)在王建宇研究員的帶領(lǐng)下,完成了空間載荷的工程化攻關(guān),研制的量子糾纏發(fā)射機(jī)和量子密鑰通信機(jī)的主要任務(wù)就是與另兩個(gè)載荷一起將衛(wèi)星上產(chǎn)生的量子密鑰分發(fā)到光學(xué)地面上,對(duì)星地量子密鑰分發(fā)進(jìn)行驗(yàn)證;通過(guò)量子糾纏和隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)對(duì)量子理論的完備性進(jìn)行驗(yàn)證。其意義在于為空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了宏大平臺(tái),為今后基于量子糾纏保密通訊的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 這次“墨子”號(hào)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星上搭載了量子糾纏發(fā)射機(jī)、量子密鑰通信機(jī)、產(chǎn)生糾纏光子對(duì)的量子糾纏源、量子實(shí)驗(yàn)控制與處理機(jī)四個(gè)有效載荷,以及實(shí)現(xiàn)星地高速通信的激光相干通信機(jī)載荷。上海技物所作為載荷總體責(zé)任單位,與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所共同完成載荷單機(jī)的研制。本項(xiàng)工程由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心抓總負(fù)責(zé),上海微小衛(wèi)星工程中心負(fù)責(zé)衛(wèi)星平臺(tái)研制。上海技物所不但牽頭研制量子密鑰通信機(jī)、量子糾纏發(fā)射機(jī)兩臺(tái)光機(jī)主載荷,還參與了另外兩個(gè)有效載荷的研制工作。目前不但完成了測(cè)試,確認(rèn)了衛(wèi)星可以滿足空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求,且圓滿完成了規(guī)定任務(wù)。相關(guān)載荷關(guān)鍵技術(shù)的突破主要基于上海技物所在我國(guó)航天光電技術(shù)領(lǐng)域的長(zhǎng)期技術(shù)積累和科研人員科技創(chuàng)新能力的不斷提升。例如:這次 “墨子號(hào)”應(yīng)用的激光技術(shù)。由于激光是非常特殊的光源,信號(hào)極易控制,甚至可以把一顆顆光子分離出來(lái)。在空間,最大用處是用激光測(cè)環(huán)境,從激光回波中可以探測(cè)出出二氧化碳濃度、空氣中的微型顆粒,對(duì)于治霧霾極有幫助。2007年“嫦娥1號(hào)”上搭載了上海技物所制作的激光測(cè)高儀,這次也將衛(wèi)星激光技術(shù)運(yùn)用到了“墨子號(hào)”上。再如:上海技物所發(fā)揮光電技術(shù)優(yōu)勢(shì),在“墨子”上展現(xiàn)了量子理論、激光技術(shù)和航天工程的完美結(jié)合。實(shí)現(xiàn)了“天地鏈路高精度跟蹤和精確指向”、“近衍射極限光量子發(fā)射和多源同軸配準(zhǔn)”、“偏振態(tài)保持與基矢跟蹤測(cè)量”等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破。墨子號(hào)印證了中國(guó)科技正從跟蹤向引領(lǐng)跨越,上海技物所也在為實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)夢(mèng)的征途上越來(lái)越強(qiáng)。
|
版權(quán)所有 2019 中國(guó)科學(xué)院空間主動(dòng)光電技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
地址 : 上海市玉田路500號(hào) 200083
電話 : 021-25051079
Mail : ershi@mail.sitp.ac.cn