2015年年初,中国物理学家潘建伟、陆朝阳团队首次成功实现同时传送光子的两个属性。这项成就入选了英国物理学会新闻网站《物理世界》评选的2015年度国际物理学十大突破,并名列榜首,这是在中国本土物理学家第一次获此殊荣。
据了解,往年成为该榜榜首的成果,都是一些非常了不起的成就,有欧洲航空局罗塞塔号探测器着陆彗星、南极观察站探测到宇宙高能中微子和欧洲核子中心发现希格斯玻色子等。
宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系,任何两种物质之间,不管距离多远,都有可能相互影响,这种神奇的超距作用,就存在于量子纠缠之间。
量子纠缠是指两个粒子之间互相纠缠,即使相距遥远距离,一个粒子的行为也将会影响另一个的现象。当其中一个粒子被操作而状态发生变化时,另一个也会瞬间发生相应的状态变化。这种超距作用为实现量子通讯提供了基础。
2015年2月6日,《自然》杂志封面标题刊登的一篇文章,引发了广泛关注,来自中国科技大学的潘建伟、陆朝阳团队报告首次成功实现同时传送单光子的两个自由度——自旋(极化)和轨道角动量(OAM)。
“从基础研究的观点来看,我们首次证明了一个粒子所有的性质在原理上都可以通过量子纠缠传到很远的地方。”在接受媒体采访时,潘建伟说。
据介绍,潘建伟团队利用一组额外的“超纠缠”光子作为“量子信道”。这组额外的“超纠缠”光子的状态紧密相连,改变其中一个光子的状态,其他光子的状态也会立即改变。通过这个“量子信道”,可以实现两个粒子同时在自旋和轨道角动量两个属性上纠缠。
《物理世界》指出,利用中国团队的方案可以传送更多的量子属性,但随着属性的增加,实验实现起来也越来越困难。“因为实现这些要求我们至少有能力在实验上操纵10个光子,而目前的纪录只有8个。”
这8个的纪录也是潘建伟和陆朝阳团队完成的。潘建伟表示,他们正在向实现10个光子的纠缠迈进。此外,团队也在发展另一种替代的方法,该方法能够让团队在3年内将可操纵光子的数目提高到大约20个,“我们应该很快能够传送一个或多个光子的3个自由度”。
潘建伟介绍,从技术的角度来看,量子隐形传输在将来的量子计算机和量子通讯的研究中将扮演着极为重要的角色。
南方日报记者 李秀婷