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繼中國墨子號之後,新加坡實現繞地衛星量子糾纏實驗

2022 年 11 月 1 日 乖妮子

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量子力學有一特殊現象,爲愛因斯坦稱之鬼魅般的超距作用,即「量子糾纏」,是吸引許多科學家目光的重要現象之一,現在科學家成功再次于一顆繞地的立方衛星實驗完成。

量子糾纏是指一對處于糾纏態的粒子相隔甚遠仍可瞬間産生聯系,其中一個可當作另一個的指示器。有朝一日,這種連結可能會應用爲量子網路的基礎,雖然還有很長一段路要走,但如果想讓它發揮應有功能,肯定不是光纖之類的東西作爲傳遞介質,因此科學家使用各種方法實驗量子糾纏,包括在太空。

這次太空實驗,重量不到2.6公斤的SpooQy-1小型立方衛星,攜帶一台特殊裝置,可透過藍色激光二極體照射到非線性晶體,以産生成對糾纏態光子。爲了保護這對糾纏態光子,科學家必須確保于太空還能免受外界幹擾,包含宇宙射線及太陽輻射。

總所周知,中國墨子號在2016年已過相同類似的實驗。不過據稱SpooQy-1衛星更迷你,研究團隊爲了完成實驗,設計了更堅固的外殼,並使儀器成功在16℃~21.5℃溫度下生成糾纏態光子對。

繼中國墨子號之後,新加坡實現繞地衛星量子糾纏實驗

研究人員開發了20×10 厘米的機器,以生成糾纏態光子對。(Source:新加坡國立大學量子科技研究中心)

這項實驗表明,即使是微型化的糾纏態技術,也能在低耗電環境發揮作用,有效降低應用成本。此項目是由新加坡國家研究基金會資助,目前研究人員正與英國RAL Space公司合作,設計並建造類似SpooQy-1的納衛星(並非納米級),有將糾纏態光子從太空發射回地面接收器的能力。論文發表于《光學》期刊。

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