中国科技大学：为“量子筋斗云”插上腾飞的翅膀

新华社合肥2月26日电:中国科技大学为“量子地毯云”插上翅膀

新华社记者徐海涛

世界上第一颗量子科学实验卫星已经完成了有效载荷和平台产品的开发，并正在对发射卫星进行综合测试。量子通信“京沪干线”工程已完成1554公里干线光缆的勘探和改造，二期工程将在现场进行。记者从中国科技大学获悉，由该大学牵头的中国两大量子通信项目进展顺利，将于今年完成。

量子信息被认为是世界上下一代通信和计算机技术的基础研究，量子通信是“目前在理论上被证明无条件安全的唯一通信方法”。为了到2030年建成全球量子通信网络，中国于2011年开始建设世界上第一颗量子科学实验卫星，并于2013年开始建设“京沪干线”工程，建设1000公里光纤量子通信骨干网。

“如果这两件事都完成了，就意味着一个初步的天地一体的量子通信网络已经形成，这就验证了技术的可行性。”该项目首席科学家、中国科技大学常务副校长潘建伟表示。

据了解，量子安全通信技术是基于量子力学原理，能够保证两地之间密钥分配的绝对安全性，从而保证通信的绝对安全性。它在国家安全、金融和其他信息安全领域具有巨大的应用价值和前景。

“京沪干线”工程总工程师、中国科技大学教授陈玉傲介绍，“京沪干线”是连接北京和上海的高可靠、可扩展的广域光纤量子通信网络，合肥、济南等重要节点居中。其中，2012年建成的合肥城域量子通信网已经运行4年，通信准确率达到99.6%，超过了目前的移动通信水平。

量子科学实验卫星将在世界上首次实现高速星地量子通信，并与陆地城域量子通信网连接，初步建设中国广域量子通信系统，为2030年建立全球量子通信卫星网络奠定基础。

据了解，中国可以在全球量子通信研究和工程建设中处于领先地位，这是一大批科研人员长期努力和创新的结果。

自量子物理学诞生以来的100多年里，全球对它的研究蓬勃发展。量子是指微观世界中不可分割的基本个体，如日常生活中的光，它由大量光量子组成。量子具有不同于宏观物理世界的奇妙特性，如未知量子态的不可复制性和量子的非局域性。如果我们能掌握这些特征，我们有望在信息处理能力方面实现革命性的突破。

例如，量子有叠加。如果能制造出一台由100个粒子相干控制的量子计算机，它在某些方面的处理能力将比目前最快的超级计算机天河二号快100亿倍。

在《西游记》中，孙悟空可以带着“筋斗云”翻越千里。数百年后，科学家们通过微观粒子水平的实验，验证了“筋斗云”这种超级能力的可行性。由量子纠缠发展起来的量子隐形传态，可以像孙悟空的“筋斗云”一样，准确地将未知的物质量子态传输到遥远的地方，实现从A到b的瞬时传输

潘剑伟团队的实验证明了这种可能性:2004年，该团队首次利用五光子纠缠实现了终端开放、多接收用户的量子隐形传态。2006年，该团队首次利用六光子纠缠实现了双粒子复合系统的量子隐形传态。2015年，多*度量子隐形传态首次实现。

“如果我们带着保险箱去北京开会，保险箱的钥匙留在合肥，合肥的同事可以通过量子隐形传态准确地把钥匙的每一个特征传送到北京，而在这个过程中他没有任何关于钥匙的信息。这在经典世界是不可想象的。”潘剑伟说道。

潘剑伟团队有一个清晰的科研路线图:通过量子通信研究，从最初实现本地量子通信网络到实现多个水平和垂直方向的全球量子通信网络，确保信息传输的绝对安全；通过量子计算研究，为大规模计算问题提供解决方案，实现大数据时代有效的信息挖掘。通过量子精密测量研究，实现新一代定位导航等。

今年年初，中国科技大学“多光子纠缠与干涉测量”团队以潘剑伟、彭承志、陈玉傲、卢朝扬、陈增成为主要贡献者，获得了国家自然科学奖一等奖。

上个月，英国物理学会公布了2015年国际物理学十大突破。潘剑伟和卢朝扬因为他们首次实现了基本粒子(光子)量子隐形传态的两个内在性质而被选为第一名。这也是中国完成的科学研究首次获得这一荣誉。

据报道，今年量子科学实验卫星和“京沪干线”两大工程的完成，将为中国和世界量子通信的发展开创更广阔的新局面。