在太空中回应量子力学百年之争

升空10个月，全球首颗量子科学实验卫星———“墨子号”今天发布了首个世界级重磅成果：在国际上率先实现千公里级的量子纠缠分发，首次在太空中较为严格地检验了量子力学的完备性。

这一成果为未来开展大尺度量子网络和量子通信实验研究，以及开展外太空广义相对论、量子引力等物理学基本原理的实验检验奠定了可靠的技术基础。该成果以封面文章形式，发表在今天出版的美国　《科学》　杂志上。

物理学界有一场著名的百年之争———玻尔—爱因斯坦论战，这场论战涉及了量子物理的一系列争论，而量子力学的完备性就是其中之一。

量子纠缠被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”。通俗地说，两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”，无论相隔多远，一个量子状态变化，另一个也会改变。量子纠缠分发就是把一对有“感应”的量子分置于两地。通过观察两个点的统计测量结果，可以验证量子力学的完备性。同时，利用量子纠缠所建立起的量子信道，也是构建量子信息处理网络的基本单元。

由于量子纠缠十分脆弱，以往的量子纠缠分发实验只停留在百公里的距离。2003年，潘建伟团队提出利用卫星进行远距离量子纠缠分发的方案。卫星于2016年8月16日在酒泉卫星发射中心发射升空，并被命名为“墨子号”。经过四个月的在轨测试，2017年1月18日卫星正式交付开展科学实验。星地量子纠缠分发作为卫星的三大科学实验任务之一，是国际上首次在空间尺度上开展的量子纠缠分发实验。

“墨子号”量子科学实验卫星过境时，同时与青海德令哈站和云南丽江站两个地面站建立光链路，量子纠缠光子对从卫星到两个地面站的总距离平均达2000公里。潘建伟说：“这是全球首次在严格的爱因斯坦定域性下完成的检验，可以载入量子力学发展的史册。”

《科学》　杂志几位审稿人称赞该成果是“兼具潜在实际现实应用和基础科学研究重要性的重大技术突破”，并断言“绝对毫无疑问将在学术界和广大的社会公众中产生非常巨大影响”。

“这是一个巨大的成就，”加拿大滑铁卢大学物理学家托马斯·詹内怀恩说，“他们很早就有了这个大胆超前的想法，并最终把它实现了。”