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继中国墨子号之后,新加坡实现绕地卫星量子纠缠实验

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量子力学有一特殊现象,为爱因斯坦称之鬼魅般的超距作用,即「量子纠缠」,是吸引许多科学家目光的重要现象之一,现在科学家成功再次于一颗绕地的立方卫星实验完成。

量子纠缠是指一对处于纠缠态的粒子相隔甚远仍可瞬间产生联系,其中一个可当作另一个的指示器。有朝一日,这种连结可能会应用为量子网路的基础,虽然还有很长一段路要走,但如果想让它发挥应有功能,肯定不是光纤之类的东西作为传递介质,因此科学家使用各种方法实验量子纠缠,包括在太空。

这次太空实验,重量不到2.6公斤的SpooQy-1小型立方卫星,携带一台特殊装置,可透过蓝色激光二极体照射到非线性晶体,以产生成对纠缠态光子。为了保护这对纠缠态光子,科学家必须确保于太空还能免受外界干扰,包含宇宙射线及太阳辐射。

总所周知,中国墨子号在2016年已过相同类似的实验。不过据称SpooQy-1卫星更迷你,研究团队为了完成实验,设计了更坚固的外壳,并使仪器成功在16℃~21.5℃温度下生成纠缠态光子对。

研究人员开发了20×10 厘米的机器,以生成纠缠态光子对。(Source:新加坡国立大学量子科技研究中心)

这项实验表明,即使是微型化的纠缠态技术,也能在低耗电环境发挥作用,有效降低应用成本。此项目是由新加坡国家研究基金会资助,目前研究人员正与英国RAL Space公司合作,设计并建造类似SpooQy-1的纳卫星(并非纳米级),有将纠缠态光子从太空发射回地面接收器的能力。论文发表于《光学》期刊。

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