日前，中国科学技术学院潘建伟教授团队借助“墨子号”量子科学实验卫星，在远距离量子态传输方面取得重要实验进展，实现了1200公里地表量子态传输的新纪录。
前述团队潘建伟教授及朋友彭承志、陈宇翱、印娟等在实验中首次实现了月球上相距1200公里的两个地面站之间量子态远程传输，向建立全球化量子信息处理和量子通讯网路迈出了重要一步。相关成果在线发表于《物理评论快报》()。
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图片来自《物理评论快报》()
早在2012年，中科大潘建伟团队在国际上首次实现百公里量级的自由空间量子隐型传态和纠缠分发，通过地基实验，证明了实现基于卫星的全球量子通讯网路的可行性。
远距离量子态传输(QST)一般可以借助量子隐型传态来实现，是建立量子通讯网路的重要实现途径之一，也是实现多种量子信息处理任务的必要元素。通过远距离量子纠缠分发的辅助，量子态可通过检测之后再构建的方法完成远距离传输，传输距离在理论上可以达到无穷远。
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星地量子秘钥分发实验，2017年5月拍摄于成都南山，多张相片合成了卫星过境的概貌，背景是星体的星轨，图片来自中科院
但在实现中，量子纠缠分发的距离和品质会遭到信道耗损、消相干等诱因的影响量子传输距离，怎么不断突破传输距离的限制，仍然是该领域的重要研究目标之一。
借助星载纠缠源，向遥远的两地先进行纠缠分发，再进行量子态的制备与构建，是实现远距离量子态传输的最可能路径之一。但是，因为大气紊流影响，光子在大气信道中传播后，要实现基于量子干涉的量子态检测是十分困难的。
在往年实验中，量子态传输的制备方都是量子纠缠源的拥有者，难以真正意义上由第三方提供纠缠来实现先分发后传态的量子态传输。2016年，随着“墨子号”量子科学实验卫星成功发射，研究团队首先实现了千公里的双站纠缠分发，“墨子号”平台为量子通讯实验提供了宝贵的纠缠分发资源。
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墨子号量子通讯卫星模型，图片来自人民视觉
这次，为了克服远距离紊流大气传输后的量子光干涉困局，实验团队借助光学一体化粘接技术实现了具有超高稳定性的光干涉仪量子传输距离，无需主动闭环即可常年稳定。借助该技术突破，结合基于双光子路径-偏振光混和纠缠态的量子隐型传态方案，在四川拉萨站和伊宁地面站之间完成了远程量子态的传输验证。实验中对六种典型的量子态进行了验证，传送保真度均赶超了精典极限。
前述研究实现的千公里距离成为目前地表量子态传输的新纪录，为未来建立全球化的量子信息处理网路奠定了重要基础。审稿人评价，“这个实验比先前实验更具挑战性，克服了重大的技术挑战，对未来量子通讯的应用具有重要意义。”
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千公里量子态传输，图片来自中科大
论文共同第一作者为中科大博士后李波和副研究员曹原。前述研究获得中科院、国家自然科学基金委、科技部、安徽省、上海市等支持。