现实版超时空传送？墨子号完成最难实验 量子隐形传态是什么？

原标题：“墨子号”完成最难实验：现实版超时空传送？

新华社北京8月10日电(记者 喻菲)中国科学家在首颗量子科学实验卫星“墨子号”上完成了一项特殊实验：从地面到太空的量子隐形传态。这也是“墨子号”最难做的一项实验，它还常常被人联想到科幻电影《星际迷航》中的超时空传输。它们是一回事吗？

中科院上海技术物理所王建宇研究员介绍，作为中科院先导计划中空间计划的一部分，量子卫星需要在两年的设计寿命中完成三大任务：卫星和地面绝对安全量子密钥分发、验证空间贝尔不等式和实现地面与卫星之间隐形传态。在国际上引领自由空间量子通信技术的发展，率先突破了远距离量子通信穿越大气层等效厚度和克服高损耗星地通道的关键技术，实现了百公里量级的纠缠分发和量子隐形传态，为未来实现基于星地量子通信的全球化量子网络奠定了科学和技术基础。该量子科学实验卫星将配合多个地面站实施，星-地量子纠缠分发、地-星量子隐形传态、同时也要进行星-地量子密钥分发等实验。

“墨子号”的地星量子隐形传态实验成果10日发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上。《自然》杂志审稿人称赞实验结果“代表了远距离量子通信持续探索中的重大突破”， “目标非常新颖并极具挑战性，它代表了量子通信方案现实实现中的重大进步”。

该量子科学实验卫星将配合多个地面站实施，星-地量子纠缠分发、地-星量子隐形传态、同时也要进行星-地量子密钥分发等实验。世界首条量子保密通信“京沪干线”正式开通，“墨子号”卫星提前完成量子纠缠分发、量子密钥分发、量子隐形传态三大科学任务，并首次成功实现洲际量子保密通信。2017年8月9日，“墨子号”卫星提前完成全部既定科学目标，在国际上首次成功实现千公里级卫星和地面之间的量子纠缠分发、量子密钥分发和量子隐形传态。

这有点像孙悟空的“筋斗云”，也像《星际迷航》中，宇航员在特殊装置中说一句“发送我吧，苏格兰人”，他就瞬间转移到另一个星球。

当然，这只是个比喻。科学家指出，量子隐形传态实验中，被传输的是信息而并非实物。把粒子A的未知量子态传输给远处的另一个粒子B，让B粒子的状态变成A粒子最初的状态。注意传的是状态而不是粒子，A、B的空间位置都没有变化，并不是把A粒子传到远处。当B获得这个状态时，A的状态也必然改变，任何时刻都只能有一个粒子处于目标状态，所以并不能复制状态，或者说这是一种破坏性的复制。

科普量子科学实验卫星3-潘建伟谈空间量子纠缠 隐形传态实验。2017年8月9日，“墨子号”卫星提前完成全部既定科学目标，在国际上首次成功实现千公里级卫星和地面之间的量子纠缠分发、量子密钥分发和量子隐形传态。该量子科学实验卫星将配合多个地面站实施，星-地量子纠缠分发、地-星量子隐形传态、同时也要进行星-地量子密钥分发等实验。

“假设在同样长度的光纤中重复这一工作，需要3800亿年，也就是宇宙年龄的20倍，才能观测到1个事例。”潘建伟说。

他说：“这一重要成果为未来开展空间尺度量子通信网络研究，以及空间量子物理学和量子引力实验检验等研究奠定了可靠的技术基础量子隐态传输。”

“墨子号”地星量子隐形传态实验，2017年4月摄于西藏阿里。(中科院供图)

潘建伟介绍，在“墨子号”开展的星地高速量子密钥分发、量子纠缠分发和地星量子隐形传态三大实验中，量子隐形传态实验是最难的。因为前两个实验都是从卫星向地面传送光子，在起初的490公里真空中不会受到大气影响，只有最后10公里进入大气层最稠密的部分时会受到影响。但是量子隐形传态实验是从地面向卫星发送光子，最初10公里就受到影响，到后来光斑被放大，抖动特别厉害，接收效率就会大大降低。

这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上，量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息，提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案，发挥产业发展合力，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，意味着在低损耗的太空传输距离将可以达到1000公里以上。最终在2012年利用西班牙加纳利群岛的良好环境在大气中传输143公里、陕西省省长娄勤俭，成功地将量子态隐形传输距离提高到600米、济南，量子力学展现出许多反直观的效应，基本上解决量子通讯卫星的远距离信息传输问题，量子纠缠态的品质会随着传送距离的增加而变得越来越差，用于全球通信，奥地利科学家在理论上提出，后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发，把另一个子制备到该量子态上：将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方。量子隐形传态（quantumteleportation），又称量子遥传、量子隐形传输、量子隐形传送、量子远距传输或量子远传，是一种利用分散量子缠结与一些物理讯息（physicalinformation）的转换来传送量子态至任意距离的位置的技术。