“墨子號”率先開展量子糾纏退相干實驗檢驗

2019-09-24 16:23:46來源：中國科學(xué)報

中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉及其同事彭承志、范靖云等與美國加州理工學(xué)院、澳大利亞昆士蘭大學(xué)等單位人員合作，利用“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星對一類預(yù)言引力場導(dǎo)致量子退相干的理論模型進(jìn)行了實驗檢驗。9月19日，《科學(xué)》以“首次發(fā)布”形式在線發(fā)布了該成果。

目前關(guān)于如何融合量子力學(xué)和引力理論的討論缺乏實驗檢驗。量子衛(wèi)星正是檢驗這一理論的理想平臺。基于地星之間的量子態(tài)分發(fā)，潘建偉團(tuán)隊已經(jīng)開展了一系列創(chuàng)新性的實驗研究。2016年8月16日，我國發(fā)射了世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”。至2017年8月，“墨子號”圓滿完成三大既定科學(xué)目標(biāo)：千公里級地星雙向量子糾纏分發(fā)、地星量子密鑰分發(fā)和地星量子隱形傳態(tài)。

得益于“墨子號”的前期實驗工作和技術(shù)積累，本研究在國際上率先在太空開展引力誘導(dǎo)量子糾纏退相干實驗檢驗，對穿越地球引力場的量子糾纏光子退相干情況展開測試。最終，通過一系列精巧的實驗設(shè)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(yù)言的引力導(dǎo)致糾纏退相干現(xiàn)象;在實驗觀測結(jié)果的基礎(chǔ)上，該工作對之前的理論模型進(jìn)行了修正和完善。修正后的理論表明，在“墨子號”現(xiàn)有500公里軌道高度下，糾纏退相干現(xiàn)象將表現(xiàn)得比較微弱。為了進(jìn)一步進(jìn)行確定性的驗證，未來需要在更高軌道的實驗平臺開展研究。

這是國際上首次利用量子衛(wèi)星在地球引力場中對嘗試融合量子力學(xué)與廣義相對論的理論進(jìn)行實驗檢驗，將極大地推動相關(guān)物理學(xué)基礎(chǔ)理論和實驗研究。(范瓊)

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