中国科学家再登《science》,他们要给爱因斯坦答疑解惑( 五 )

假设在地球表面制备了一对纠缠光子对,其中一个光子穿过局域平直时空,在光源附近的地表传播;而另一个光子穿过地球引力场形成的弯曲时空,传播到卫星。依据现有的量子力学理论,所有纠缠光子对将保持纠缠特性;而依据“事件形式”理论,纠缠光子对之间的关联性则会概率性地受到损失。

中国科学家再登《science》,他们要给爱因斯坦答疑解惑

实验工作者以及阿里地面站与墨子号的星地对接场景

量子科学实验卫星正是检验这一理论的理想平台。对于地星之间的量子态分发,潘建伟团队已经开展了一系列创新性的实验研究。2016年8月16日,我国发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。至2017年8月,“墨子号”圆满完成三大既定的科学目标:千公里级地星双向量子纠缠分发、地星量子密钥分发和地星量子隐形传态。

得益于“墨子号”量子科学实验卫星的前期实验工作和技术积累,本研究在国际上率先在太空开展引力诱导量子纠缠退相干实验检验,对穿越地球引力场的量子纠缠光子退相干情况展开测试。最终,通过一系列精巧的实验设计和理论分析,本次实验令人信服的排除了以往的“事件形式”理论所预言的引力导致纠缠退相干现象;在实验观测结果的基础上,该工作对之前的理论模型进行了修正和完善。修正后的理论表明,在“墨子号”现有500公里轨道高度下纠缠退相干现象将表现得比较微弱,为了进一步进行确定性的验证,未来需要在更高轨道的实验平台开展研究。

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