塞林格1945年出生于奥地利 ， 1971 年在维也纳大学获得博士学位 ， 1999年加入维也纳大学任教 ， 后来成为奥地利科学院院长 。 值得一提的是 ， 国内知名量子通信专家潘建伟1996年在奥地利攻读博士学位时 ， 就师从塞林格 。 现在 ， 塞林格团队与中国科学院合作密切 ， 参与了中科院主导的洲际量子通信实验 ， 在国际上首次实现北京--维也纳两地量子保密通信 。
诺贝尔物理学委员会主席安德斯·伊尔贝克在颁奖时说 ， 三位获奖者各自使用“两个粒子即使在分离时也表现得像一个单元”的纠缠量子态 ， 进行了开创性实验 ， 实验结果为基于量子信息的新技术扫清了障碍 。 “对纠缠态的研究非常重要 ， 甚至超越了解释量子力学的基本问题” 。
《星际迷航》中的“超时空传输”
这些开创性实验的重要意义 ， 不仅重新确认了量子力学纠缠态存在的基础理论 ， 而且开启了第二次量子革命——量子通信技术诞生 。
2022年诺贝尔物理学奖的公布现场 ， 潘建伟团队的“墨子号”也公开“亮相” ， 出现在介绍获奖者成果的案例展示中 。 2016年8月16日 ， 中国发射了全球首颗量子科学实验卫星“墨子号” ， 于2017年1月18日正式开展科学实验 ， 构建“墨子号”的基础科学原理 ， 就是塞林格团队1997 年首次完成的量子隐形传态实验 。 “这可能是颁奖给塞林格的重要理由之一 。 ”郭光灿解释道 。
什么是量子隐形传态？
简单来说 ， 就是《星际迷航》中的超时空传输 ， 即点对点的远距离“传送” ， 量子隐形传态就是利用纠缠态传输量子信息 。 但值得注意的是 ， 在这个过程中 ， 传输的是两个纠缠粒子的状态 ， 比如自旋状态 ， 而非粒子本身 ， 比如把粒子Ａ的未知量子态传输给远处的另一个粒子Ｂ ， 让Ｂ粒子的状态变成Ａ粒子最初的状态 。
金贤敏解释说 ， 当实验人员想传输一个量子态时 ， 先把这个初始量子态和量子纠缠对中其中一个粒子“碰一下” ， “进行一系列操作” ， 再把操作结果发到纠缠对的另外一个粒子处 ， 对其进行一定操纵和旋旋以后 ， “另外一个粒子就会和最初想传输的量子态一模一样 ， 也就是通过纠缠做一个桥梁 ， 可以传递任意未知的量子态 。 ”
1997年 ， 塞林格首次在实验中成功传送了一个光子的自旋 ， 相关成果于当年12月被发表在《自然》上 ， 题为《实验量子隐形传态》 。 论文指出 ， 量子隐形传态是量子系统状态在任意距离上的传输和重建 ， 也是量子计算网络的关键组成部分 。 几年后 ， 塞林格团队又成功将秘密信息编码成纠缠光子串 ， 使窃听者无法有效拦截这些信息 。
在《实验量子隐形传态》一文中 ， 27岁的潘建伟担纲第二作者 ， 该文后来还入选了《自然》的“物理学百年21篇经典论文” 。 “入选的这些论文中 ， 前面20篇都拿到诺奖了 ， 这是第21篇 ， 今年也获得了诺奖 。 ”金贤敏说 。 金贤敏是潘建伟的学生 ， 在博士求学期间 ， 就在野外环境下开展了三年量子隐形传态实验 。
郭光灿认为 ， 这项工作的重要意义 ， 在于首次实现了对粒子的“操纵” ， 而这是量子通信的基础性工作 。 诺贝尔物理学委员会在颁奖时也说：“能够操纵和管理量子态及其所有属性层 ， 使我们能够获得有着意想不到潜力的工具 。 ”
潘建伟10月4日接受《知识分子》采访时对塞林格的工作进行了总结：“他的工作直接推动了量子信息领域的发展 ， 相当于起到了从量子基础到量子信息领域的桥梁作用 。 ”金贤敏指出 ， 这种“量子态级别的高精度大规模操纵” ， 推动了以量子计算、量子通信、量子精密测量和量子成像为代表的一系列新技术的崛起 。
目前 ， 量子通信是唯一被证明无条件安全的通讯方式；量子计算则有着远超传统计算机的超快的并行计算能力 。
现在 ， 中国在量子通信技术上已经处于全球前列 。 2009年 ， 潘建伟团队与清华大学合作 ， 在北京八达岭与河北怀来之间实现了16公里的量子态隐形传态 ， 相当于此前世界纪录27倍 。 2015年 ， 潘建伟团队进一步实现了单光子多自由度的量子隐形传态 ， 首次证明了一个粒子的所有性质在原理上都是可以被传输的 ， 即完整意义上的量子隐形传态 。 今年5月 ， 潘建伟团队利用“墨子号”首次实现了地球上相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输 ， 向构建全球化量子信息处理和量子通信网络又迈出了重要一步 。
与此同时 ， 全球各国都在抢占“量子赛道” 。 美国正在建造量子卫星链路 ， 特朗普政府2018年启动了美国量子行动计划 ， 计划在2019~2023年在量子研究方面投入12.75亿美元 。 2018年10月 ， 欧盟也宣布了《量子旗舰计划》 ， 计划在未来十年间在量子传感器、量子通信与量子计算机领域投入10亿欧元 。 法国宣布了一项规模高达18亿欧元的量子技术五年投资计划 。 据悉 ， 中国量子国家实验室投入规模预计在未来5~10年达到数百亿元人民币 。 下一步 ， 中国量子通信技术发展将主要聚焦三个方向：量子通信安全性定量化、量子通信系统芯片化和小型化、完善量子网络建设的方式和协议的更新 。
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