2012量子通信脚步临近

2012年，包括中国在内的世界顶尖科学家，在量子技术领域取得了令人瞩目的成就，特别是在远距离量子传输方面，更是屡屡打破传输距离的纪录。量子传输是一种全新的通信方式，传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息

2012年，包括中国在内的世界顶尖科学家，在量子技术领域取得了令人瞩目的成就，特别是在远距离量子传输方面，更是屡屡打破传输距离的纪录。

量子传输是一种全新的通信方式，传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息，是未来量子通信网络的核心要素。这一信息传输方式使得信息交换更安全，且比传统技术能更有效地执行某些运算，将给未来的能源革命、航空航天技术带来莫大的好处。在未来的量子网络中，量子态隐形传输将是量子计算机之间一个关键的信息传输协议。在量子态隐形传输实验中，交换信息的双方之间的距离在原则上可以任意长，即便是该传输过程都不知道收件者的位置。

2012年8月，中国科学家创造量子传输距离新纪录的消息一经公布，便在国际上引起了广泛关注。中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟院士领衔的联合研究团队，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，通过地基实验坚实地证明了实现基于卫星的全球量子通信网络的可行性。

在任意距离间传输未知量子态是实现远距离量子通信和分布式量子网络必不可少的环节，它可以通过远距离量子态隐形传输和纠缠分发来实现。目前，量子态隐形传输和纠缠分发已经在中等距离的光纤得到了实现，但是巨大的光子损耗和消相干效应使得要在光纤中实现更远距离的量子传输必须引入量子中继器，而量子中继器的实用化在实验上还是一个很大的挑战。自由空间信道由于损耗小，比光纤通信更具可行性，结合卫星的帮助，将有可能在全球尺度上实现超远距离的量子通信和量子力学基础检验。

2005年，潘建伟小组在国际上首次实现了距离大于垂直大气层等效厚度的自由空间双向纠缠分发。此后，在中科院量子战略性先导科技专项的持续支持下，潘建伟小组对自由空间量子实验关键技术进行了大量的研究。2010年，该小组在国际上首次实现了16公里自由空间量子态隐形传输。从2010年开始，中科院联合研究团队在青海湖地区建立实验基地，开展验证星地自由空间量子通信可行性的地基实验研究，从多个方面进行攻关，旨在突破基于卫星平台自由空间量子通信的关键技术瓶颈。

经过近十年的艰苦努力，在中科院、科技部、基金委等的大力支持下，潘建伟小组为实现大尺度量子信息处理发展了若干关键量子技术。该小组发展的超高亮度量子纠缠源技术自2004年开始一直处于国际领先水平，目前的亮度比十年前提高了500倍。该小组还发展了一套高精度的时间同步技术，在百公里量级时间同步精度达到1纳秒。与此同时，中科院联合研究团队发展了一套高频率、高精度的瞄准、捕获和跟踪技术和装置，确保了百公里量子信道的衰减稳定在一个可以进行实验的范围内。潘建伟领衔的科研团队在大尺度量子信息处理方面，基于超高亮度纠缠源技术，还首次在国际上实现了八光子纠缠。

2011年10月，联合研究团队在青海湖首次成功地实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和双向纠缠分发。之后，联合研究团队在青海湖首次实现了基于四光子纠缠的97公里的自由空间量子态隐形传输，并首次实现了百公里的双向纠缠分发和Bell不等式检验。实验证明，无论是从高损耗的地面指向卫星的上行通道链路，或是从卫星指向两个地面站的双通道下行链路，实现量子态隐形传输和量子纠缠分发都是可行的，这为基于卫星的广域量子通信和大尺度的量子力学基础原理检验的实现奠定了坚实的基础。

而就在中国科学家取得突破性进展之后仅仅几个月，欧洲科学家在量子传输距离方面就又创下新纪录。由奥地利物理学家安东·塞林格带领的国际研究团队，于2012年9月在拉帕尔马和特内里费两个加那利岛屿之间，成功地进行了距离为143千米的量子态传输。

在实验中，研究团队建立了一个适合于量子态隐形传输的量子连接，距离超过100千米。本次试验中，光子全部在两个岛屿之间直接通过湍流的大气发送，而没有使用光纤，避免了光纤传输过程中信号的损失。为了达到目标，科学家们实施了一系列的技术创新。其中一个重要步骤是使用名叫“积极前馈”的方法，首次在长距离实验中应用，使传输速率加倍。在“积极前馈”协议中，常规的数据沿着量子态信息被发送，接收者能用更高的效率破译传送过来的信号。下一步，欧洲科学家将实验将进行基于卫星的量子态隐形传输，在全球范围内启用量子通信，目标是启动“量子卫星任务”。

研究人员称，最新结果对今后的实验是一个重大鼓舞，未来将在地球和卫星之间交换信号，或从一个卫星发送信息到另一个卫星上。低地球轨道飞行的卫星距离地球表面200千米到1200千米，如国际空间站，高度约在400千米的轨道上。这次实验中，从拉帕尔马到特内里费岛屿之间穿过大气层的传输，信号虽衰减了大约1000倍，但还是成功完成了一个量子态隐形传输实验。