著名量子科学家潘建伟特邀报告：我们的分析仪器，能看见木星上汽车的牌照

发布时间：2018/3/14 15:46:39 关注量：1198

潘建伟，1970年生于浙江东阳。1992年和1995年先后获中国科学技术大学获理论物理专业学士和硕士学位。1996年赴奥地利学习，1999年获维也纳大学实验物理博士学位。2001年起任中国科学技术大学教授，2011年当选为中国科学院院士，2012年当选为发展中国家科学院院士。主要从事量子光学、量子信息和量子力学基础问题检验等方面的研究。作为国际上量子信息实验研究领域的先驱和开拓者之一，他是该领域有较重要国际影响力的科学家。利用量子光学手段，他在量子调控领域取得了一系列有重要意义的研究成果，尤其是他关于量子通信和多光子纠缠操纵的系统性创新工作使得量子信息实验研究成为近年来物理学发展最迅速的方向之一。

爱因斯坦之所以把量子纠缠现象称为“遥远距离的诡异互动”，是因为他相信，对任意物理系统的测量结果，在测量之前应该是已经确定好的，与测量过程无关；并且，在类空间隔发生的两个测量事件应该是彼此无关的。这是在经典物理学里看起来非常合理的“定域实在论”假设。但是量子力学预言，处于量子纠缠状态的两个粒子，在测量之前两个粒子并不存在确定的个体状态，对粒子A的测量结果不仅会决定它自身的状态，也会同时决定粒子B的状态。

在1935年，爱因斯坦等发表了一篇著名的论文，认为量子力学的理论描述是不完备的，因为量子力学理论支持“诡异互动”存在。但是由于定域实在论和量子力学都可以对量子纠缠态中存在的状态关联进行解释，没有人知道如何通过实验来验证哪一种观点是正确的，因此在此后的30年间，定域实在论和量子力学的争论仅仅停留在哲学层面。

最近，利用墨子号作为中继，还实现了北京和奥地利维也纳之间相距7800km的洲际量子密钥分发。同时，与德国、意大利、俄罗斯和新加坡等国家的合作也在进行中。这些国际合作将共同探索全球化量子通信的可行性。

我们希望在未来可构建天地一体的全球化量子通信网络，在此基础上实现量子安全保障的互联网。

除了信息安全外，未来基于全球化量子通信网络的另一应用是全球化的高精度时频传递网络。相比目前广泛应用的微波时频网络，光频标传递可以将长时稳定度提升4个数量级。进一步，利用量子纠缠分发网络将各地原子钟的N个原子纠缠起来，再结合光频标传递，可以将短时稳定度相比目前的原子钟提升N的平方根倍。

利用全球化量子通信网络，我们还可以探索引力和量子力学的融合。例如，我们正在利用墨子号验证一个时间膨胀导致量子纠缠退关联的理论模型。

利用发展起来的量子技术，我们希望能够实现观测者意志参与的量子力学非定域性检验实验。为了关闭前面所说的自由基矢选择漏洞和局域塌缩漏洞，我们计划在地球和月球之间的一个拉格朗日点——地球和月球的引力刚好抵消，物体可以保持相对静止——（L5）放置一个量子纠缠源。这样就可以实现地球和月球之间的量子纠缠分发。由于地球和月球之间的距离大于1光秒，上述两个漏洞将可以被关闭。为了实现这一目标，首先需要克服地月之间量子纠缠分发的高损耗（约100dB）。最近，我们实现了地面高达103dB损耗的量子纠缠分发，验证了地月量子纠缠分发的可行性。未来，我们希望结合中国在10至15年后的登月计划，终实现观测者意志参与的Bell不等式检验实验。

从爱因斯坦提出引力波的概念到探测到引力波，用了整整100年时间。我们希望，同样是在爱因斯坦提出量子纠缠的概念后的100年内，我们将最终实现对量子力学非定域性的终极检验。

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