——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
這是一場(chǎng)持續(xù)近一個(gè)世紀(jì)的“棋局”。一方是以愛因斯坦為代表的科學(xué)家,對(duì)量子糾纏提出質(zhì)疑;另一方是不斷涌現(xiàn)的后繼者,以科學(xué)“應(yīng)手”。
雙方圍繞糾纏本質(zhì)進(jìn)行“劫爭(zhēng)”。愛因斯坦主張量子測(cè)量結(jié)果受到某種“隱變量”的預(yù)先決定,愛爾蘭物理學(xué)家貝爾提出“貝爾不等式”——他在愛因斯坦定域?qū)嵲谛缘募僭O(shè)下,為同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)被分隔的糾纏粒子的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了嚴(yán)格限制。
“棋路”逐漸分明:只要在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證“貝爾不等式”不成立,就可打破愛因斯坦定域?qū)嵲谡摗?/p>
然而行棋并非易事。量子糾纏本就脆弱,將制備好的糾纏粒子分發(fā)到相距甚遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn),受地面條件所限損耗過大。量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)停留在百公里級(jí),沒能形成致命一擊。
師從量子實(shí)驗(yàn)研究大師蔡林格(Anton Zeilinger)的中國(guó)科學(xué)家潘建偉,留學(xué)歸國(guó)后成長(zhǎng)為弈者主力,卻要先面對(duì)一步“死棋”。他當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)量子中繼器實(shí)驗(yàn)“沒有實(shí)用價(jià)值”?!拔腋械酵纯??!彼麑?duì)中新社記者說。
2003年,在痛苦之中的潘建偉提出利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子糾纏分發(fā)的方案。他形容當(dāng)時(shí)為“悲壯”,原因是大多數(shù)科學(xué)家對(duì)這個(gè)想法的評(píng)價(jià)是“異想天開”。直到中國(guó)科學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)層說:“要相信潘建偉,讓他瘋狂一下?!?/p>
拿著100萬元人民幣的科研經(jīng)費(fèi),潘建偉招兵買馬,彭承志就在這個(gè)時(shí)候加入團(tuán)隊(duì)。14年間他的白發(fā)越來越多,中新社記者問其個(gè)中體會(huì),他不假思索地答:“在這個(gè)團(tuán)隊(duì)里做事,挺牛的,挺自豪,挺有成就感。”
這般快意,源于他們這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)“絕處逢生”,頻頻下出妙手。2005年時(shí)的13公里,2010年的16公里,2012年的百公里,他們不斷“拉長(zhǎng)”量子糾纏分發(fā)的距離,步步圍住愛因斯坦一方的陣地。
2016年8月16日,中國(guó)發(fā)射了全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”。這顆星的命名是為紀(jì)念在2000年前崇尚科學(xué)的中國(guó)古代思想家墨子,恰也應(yīng)了“執(zhí)黑先行”。
“棋局”形勢(shì)驟變,中國(guó)科學(xué)家爭(zhēng)分奪秒。彭承志說,團(tuán)隊(duì)每晚僅有8分鐘的時(shí)間,在相距超過1200公里的兩個(gè)地面站,同時(shí)接收以每秒8公里的速度飛馳的衛(wèi)星“落子”——衛(wèi)星上的糾纏源載荷每秒產(chǎn)生800萬個(gè)糾纏光子對(duì)。經(jīng)過一系列精巧設(shè)計(jì),他們實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)的量子糾纏分發(fā)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果違背了貝爾不等式,置信度超過99.9%。2017年6月16日,權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志以封面論文的形式刊登這項(xiàng)成果。“到目前為止,這是我一生中最重要的實(shí)驗(yàn)研究成果?!迸私▊ラL(zhǎng)舒一口氣。
這場(chǎng)百年“棋局”就這樣“收官”?
潘建偉搖搖頭。他們還沒有在終極意義上關(guān)閉光的自由意志選擇漏洞,愛因斯坦一方質(zhì)疑仍存。于是潘建偉設(shè)想了“后手”,在地月拉格朗日點(diǎn)放上光源,向人造飛船和月球分發(fā)量子糾纏。這步“棋”一下就橫跨30萬公里。
“我們希望再干個(gè)15年至20年,把后面的事情做成?!?7歲的潘建偉看了看坐在一側(cè)的41歲的彭承志,“可能就要彭承志他們來完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)了?!?/p>
“‘墨子號(hào)’取得成果讓我們感覺進(jìn)入了新的層次,可以在科學(xué)上做得更好?!迸沓兄窘舆^話說,在關(guān)閉光的自由意志選擇漏洞、量子糾纏分發(fā)與引力波探測(cè)、精密測(cè)量等領(lǐng)域,還有一個(gè)個(gè)“大棋局”。
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