年6月,研究人员通过国际空间站部署了SpooQy-1小卫星,然后成功地进行了光量子纠缠的演示实验。量子纠缠具有独特的性质,即便一对处于纠缠态的量子相隔甚远,在其中一个粒子的状态发生了改变之后,另一个粒子也会发生相应的状态改变。基于此,研究人员有望开发出适用于远距离即时通信的安全量子互联网。
从国际空间站部署到轨道的SpooQy-1小卫星(来自:NASA)
物理学界的共识是没有什么比光的传播更快,爱因斯坦更是将量子纠缠称作“远距离的怪异动作”。
尽管有悖于常理,但数十年来的实验已经可靠地观察到了量子纠缠。现在,新加坡国立大学的研究人员进一步观察并描绘了这种机制。
在这项新研究中,SpooQy-1团队开发了一套微型设备,能够形成具有紧密联系的成对光子。
(图自:新加坡国立大学量子技术中心)
SpooQy-1携带的装置,可通将蓝色激光二极管照射到非线性晶体上,以产生成对的纠缠态光子。
尽管中国研究团队早就在墨子号(Micius)量子卫星上开展过验证类似的验证,但SpooQy-1卫星的体型更迷你一些。
毕竟墨子号是一颗全尺寸的卫星,重达公斤(磅)。而SpooQy-1属于CubeSat,重量不到2.6公斤(5.7磅),边长仅20×10厘米(7.9×3.9英寸)。
墨子号出色地证明了通过卫星开展量子通信的可信性,甚至可在数千公里内传输纠缠的光子,打破了量子隐形传态的距离记录。
不过在理想情况下,想要建立一个真正的全球量子互联网络,还是需要将量子通讯卫星造得小巧、节能、低成本,以及能够承受太空环境中的极端情况。
好消息,SpooQy-1正好可以在这些方面发挥自身的特长。即便在-10℃至40℃(14°F至°F)的温度范围内波动,该卫星仍可继续产生纠缠的光子对。
有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《光学学会》(OSAOptica)期刊上,原标题为《QuantumEntanglementDemonstratedAboardOrbitingCubeSat》。