研究人員在SpooQy-1小衛星上演示了光量子糾纏
2019年6月,研究人員通過國際空間站部署了SpooQy-1小衛星,然後成功地進行了光量子糾纏的演示實驗。量子糾纏具有獨特的性質,即便一對處於糾纏態的量子相隔甚遠,在其中一個粒子的狀態發生了改變之後,另一個粒子也會發生相應的狀態改變。基於此,研究人員有望開發出適用於遠距離即時通信的安全量子互聯網。
從國際空間站部署到軌道的SpooQy-1 小衛星(來自:NASA)
物理學界的共識是沒有什麼比光的傳播更快,愛因斯坦更是將量子糾纏稱作“遠距離的怪異動作”。
儘管有悖於常理,但數十年來的實驗已經可靠地觀察到了量子糾纏。現在,新加坡國立大學的研究人員進一步觀察並描繪了這種機制。
在這項新研究中,SpooQy-1 團隊開發了一套微型設備,能夠形成具有緊密聯繫的成對光子。
(圖自:新加坡國立大學量子技術中心)
SpooQy-1 攜帶的裝置,可通將藍色激光二極管照射到非線性晶體上,以產生成對的糾纏態光子。
儘管中國研究團隊早就在墨子號(Micius)量子衛星上開展過驗證類似的驗證,但SpooQy-1 衛星的體型更迷你一些。
畢竟墨子號是一顆全尺寸的衛星,重達600 公斤(1323 磅)。而SpooQy-1 屬於CubeSat,重量不到2.6 公斤(5.7 磅),邊長僅20×10 厘米(7.9×3.9 英寸)。
墨子號出色地證明了通過衛星開展量子通信的可信性,甚至可在數千公里內傳輸糾纏的光子,打破了量子隱形傳態的距離記錄。
不過在理想情況下,想要建立一個真正的全球量子互聯網絡,還是需要將量子通訊衛星造得小巧、節能、低成本,以及能夠承受太空環境中的極端情況。
好消息,SpooQy-1 正好可以在這些方面發揮自身的特長。即便在-10℃ 至40℃(14°F 至104°F)的溫度範圍內波動,該衛星仍可繼續產生糾纏的光子對。
有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《光學學會》(OSA Optica)期刊上,原標題為《Quantum Entanglement Demonstrated Aboard Orbiting CubeSat》。