“空间量子科学领域在这些年得到了长足的发展 ， 我们中国的贡献起了关键性作用 。 特别是在2011年立项了‘墨子号’量子科学实验卫星的发展之下 ， 2016年成功发射了国际首颗量子科学实验卫星 。 在这颗卫星的帮助下 ， 我们在国际上的科学实验跨越非常大 。 ”9月24日 ， 中国科学技术大学研究员彭承志在“2021 量子信息技术学术交流大会”上进行报告时表示 。
彭承志介绍道 ， 有了卫星 ， 能实现千公里级的量子通信、地星量子隐形传态、星地双向量子纠缠分发等 。 “空间量子科学大有可为 ， 有很多新的前沿让我们探索 。 ”
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中国科学技术大学研究员彭承志
彭承志是中国科学技术大学研究员 ， 博士生导师 ， 同时担任起源于中国科学技术大学的世界首家量子科技上市公司——科大国盾量子技术股份有限公司（简称“国盾量子” ， 688027）董事长 。
中科大官网显示 ， 彭承志自从事量子通信研究以来 ， 始终围绕着量子信源、传输通道以及探测这三个核心问题 ， 将光纤、自由空间两种不同信道的量子通信实验与传统光学技术进行了融合和交叉研究 ， 在实用化诱骗态量子密钥分发和基于纠缠的量子通信研究方向上取得了若干研究成果 。 2011年 ， 中科院空间科学先导专项量子科学实验卫星正式立项 ， 彭承志被任命为科学应用系统总师和卫星系统副总师 。
从最初的简单想法延伸到空间量子科学实验的大领域
量子具有“不可克隆定理” ， 就是说无法做到克隆（复制）一个量子态而对被克隆的量子态不产生影响 。 而任何未授权方企图窃取密钥的探测都可以看作是一种“克隆” ， 这就会带来额外的误码 ， 授权用户在后处理过程中会根据误码发现有人窃听 。 因此 ， 量子通信能够保障通信安全 。
量子通信采用的载体是单个光子 ， 单光子在光纤中传输不可避免地会出现一些损耗 。 “当时业界基本认为：光纤量子通信的距离很难超过100或200公里 。 ”彭承志表示 。
“所以 ， 作为一种通信方式 ， 或者一种密钥传输的方式 ， 怎样实现全球覆盖？我们自然而然就想 ， 地面做不下去 ， 就利用天上的卫星平台 。 光子在太空传输时几乎没有衰减 ， 这种特性让我们来考虑用来实现广域、覆盖全球的量子通信 。 ”彭承志表示 ， 要做到这一点 ， 最核心是实现光源探测和光量子态在星地空间的传输 。
“如果能做到这一点 ， 不仅可以传输相干的量子态 ， 还可以把纠缠搬到星地空间 ， 把原来只能在地面实验室做的近距离的量子力学非定域性检验 ， 放到一个更广的系统上 。 更进一步 ， 当量子纠缠在重力场传输时 ， 这就跟大家关注的前沿物理问题结合在一起：广义相对论和量子力学的融合理论 。 而且这种量子传输还可以用来做一些广域高精度光频标实验 。 ”
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