實驗場景，地面為提高信號光強度，采用三臺設(shè)備聯(lián)合工作，照片中有兩臺望遠(yuǎn)鏡同時向衛(wèi)星發(fā)射信標(biāo)光。中科大/供圖
　　延時攝影下的阿里地面站望遠(yuǎn)鏡，用于與“墨子號”進行量子通信。中科大/供圖
　　參與實驗的科研工作者在阿里地面站，照片背景就是與“墨子號”進行星地對接。中科大/供圖
　　用于與“墨子號”進行量子通信的阿里地面站望遠(yuǎn)鏡。中科大/供圖
　　中國科學(xué)院20日發(fā)布消息說，中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉及其同事彭承志、范靖云等與美國加州理工學(xué)院、澳大利亞昆士蘭大學(xué)等單位科研工作人員合作，利用中國“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星對一類預(yù)言引力場導(dǎo)致量子退相干的理論模型進行了實驗檢驗。北京時間當(dāng)天凌晨，這一重要研究成果獲國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志在線發(fā)表。
　　這是國際上首次利用量子衛(wèi)星在地球引力場中對嘗試結(jié)合量子力學(xué)與廣義相對論的理論進行實驗檢驗，將極大推動相關(guān)物理學(xué)基礎(chǔ)理論和實驗研究。潘建偉表示，“墨子號”的先進技術(shù)，促成了人類歷史上第一次成功地利用量子光學(xué)實驗方式完成量子理論和引力之間的基礎(chǔ)理論驗證。
　　量子力學(xué)和廣義相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱。然而，任何試圖將量子力學(xué)和廣義相對論進行融合的理論工作都遇到極大困難。在目前已知的四種基本相互作用中，電磁、弱相互作用和強相互作用都已量子化，而且已經(jīng)統(tǒng)一。唯有關(guān)于引力作用的量子化問題一直懸而未決，解決這一問題將有助于建立關(guān)于四種基本相互作用的大統(tǒng)一理論。目前關(guān)于如何融合量子力學(xué)和引力理論的討論，模型眾多，但都缺乏實驗檢驗。一個主要的原因是由于這些理論模型的預(yù)言都需要目前難以達到的極端實驗條件下檢驗。
　　近年來，理論物理學(xué)家探討了一些在目前實際條件下可能進行實驗驗證的新機制，澳大利亞物理學(xué)家拉夫(Ralph)提出一個“事件形式”理論模型，探討了引力可能導(dǎo)致的量子退相干效應(yīng)，并提出一個現(xiàn)實可行的試驗方案。
　　量子科學(xué)實驗衛(wèi)星正是檢驗這一理論的理想平臺，得益于潘建偉團隊通過“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星的前期實驗工作和技術(shù)積累，這次中外科學(xué)家合作，于國際上率先在太空開展引力誘導(dǎo)量子糾纏退相干實驗檢驗，對穿越地球引力場的量子糾纏光子退相干情況展開測試。
　　最終，研究人員在本次實驗中利用衛(wèi)星產(chǎn)生并測量了兩個糾纏粒子，并通過一系列精巧的實驗設(shè)計和理論分析，令人信服地排除了“事件形式”理論所預(yù)言的引力導(dǎo)致糾纏退相干現(xiàn)象；在實驗觀測結(jié)果基礎(chǔ)上，該工作對之前的理論模型進行了修正和完善。修正后的理論表明，在“墨子號”現(xiàn)有500公里軌道高度下，糾纏退相干現(xiàn)象將表現(xiàn)得比較微弱。為進一步進行確定性的驗證，未來還需要在更高軌道的實驗平臺開展研究。