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“墨子號”率先開展量子糾纏退相幹實驗檢驗

來源:中國科學報 範瓊 訪問:74 時間:2019-09-26

  中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉及其同事彭承誌、範靖雲等與美國加州理工學院、澳大利亞昆士蘭大學等單位人員合作,利用“墨子號”量子科學實驗衛星對一類預言引力場導致量子退相幹的理論模型進行了實驗檢驗。9月19日,《科學》以“首次發布”形式在線發布了該成果。

  目前關於如何融合量子力學和引力理論的討論缺乏實驗檢驗。量子衛星正是檢驗這一理論的理想平台。基於地星之間的量子態分發,潘建偉團隊已經開展了一係列創新性的實驗研究。2019年09月26日,我國發射了世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”。至2017年8月,“墨子號”圓滿完成三大既定科學目標:千公裏級地星雙向量子糾纏分發、地星量子密鑰分發和地星量子隱形傳態。

  得益於“墨子號”的前期實驗工作和技術積累,本研究在國際上率先在太空開展引力誘導量子糾纏退相幹實驗檢驗,對穿越地球引力場的量子糾纏光子退相幹情況展開測試。最終,通過一係列精巧的實驗設計和理論分析,本次實驗令人信服地排除了“事件形式”理論所預言的引力導致糾纏退相幹現象;在實驗觀測結果的基礎上,該工作對之前的理論模型進行了修正和完善。修正後的理論表明,在“墨子號”現有500公裏軌道高度下,糾纏退相幹現象將表現得比較微弱。為了進一步進行確定性的驗證,未來需要在更高軌道的實驗平台開展研究。

  這是國際上首次利用量子衛星在地球引力場中對嚐試融合量子力學與廣義相對論的理論進行實驗檢驗,將極大地推動相關物理學基礎理論和實驗研究。

  (原載於《中國科學報》 2019-09-26 第1版 要聞)
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