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“墨子号”率先开展量子纠缠退相干实验检验

2019-11-08 13:23:39人气:3474

中国科学院院士、中国科技大学潘建伟教授及其同事彭承志和范景云,与加州理工学院和澳大利亚昆士兰大学的人员合作,利用墨子量子科学实验卫星,对预测重力场引起的量子退相干的理论模型进行了实验测试。9月19日,《科学》以“首次发布”的形式在网上发布了结果。

目前,关于如何将量子力学和引力理论相结合的讨论缺乏实验检验。量子卫星是测试这一理论的理想平台。基于地球恒星之间量子态的分布,潘建伟团队进行了一系列创新实验研究。2016年8月16日,中国发射了世界上第一颗量子科学实验卫星——墨子。截至2017年8月,“墨子”成功完成了三大科学目标:1000公里地球恒星的双向量子纠缠分布、地球恒星量子密钥分布和地球恒星量子隐形传态。

由于墨子之前的实验工作和技术积累,本研究首次在空间进行重力诱导量子纠缠退相干实验,并测试量子纠缠光子穿越地球重力场的退相干。最后,通过一系列精巧的实验设计和理论分析,本实验令人信服地排除了“事件形式”理论预测的纠缠退相干现象。在实验观测结果的基础上,对以前的理论模型进行了修正和改进。修正后的理论表明,在墨子500公里的当前轨道高度上,纠缠退相干现象相对较弱。为了进一步验证这一确定性,未来的研究需要在较高轨道的实验平台上进行。

这是世界上第一次利用量子卫星对试图将量子力学和广义相对论融合到地球引力场中的理论进行实验测试,这将极大地促进相关物理的基础理论和实验研究。(范琼)

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