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实验须“上天”,为现代物理提供全新探索技术

池州日报 2017-06-19 06:01 大字

数百年前,伽利略架设起人类历史上第一台天文望远镜,从此开启了天文学的新时代。“墨子号”实验成果也提供了一种全新探索手段,将为物理学的未来打开一扇门。

我们身处的时空是连续的吗?爱因斯坦、波尔等科学巨擘为我们描述的宇宙哪一个更加真实?“从前没有技术能力来做这样的检验。”中科大微尺度物质科学国家实验室研究员彭承志说,比如,让光子走过很远的距离,如果空间是不平滑的,就会产生振动。通过测量光子的偏振,反过来可以验证哪个物理学的理论模型更准确。

不过,这种观测的能量和尺度,不是地面实验室条件可以完成的。在理论物理学界,陆续有学者提出,可以通过天文学上的观测来检验这些物理原理,让现代科学大厦的基座更加坚实。

潘建伟说,“墨子号”的最新实验成果,为开展外太空广义相对论、量子引力等物理学基本原理的实验检验奠定了可靠的技术基础。

除了科学基础研究的重要作用之外,实验结果也有实际应用价值。

“可以通过远距离量子纠缠来分发量子秘钥,进而构建量子网络。”潘建伟说,把1个光子送到北京,1个光子送到合肥,二者距离1000多公里,这样就可以在北京、合肥之间建立很好的量子通道,进行量子保密通信。

“墨子号”星地传送距离约1200公里,也不算很远,为什么不在地面上做实验?潘建伟解释,因为光子通过地面光纤传输时,损耗很大,光纤会“吃掉”部分信号。普通信号削弱了可以放大,但量子纠缠的信号无法放大。

“量子纠缠如果用光纤传送,把目前能想象到的、全世界最好的光纤都集中起来,架设1200公里,测算结果是大概3万年才能传送1个光子。”潘建伟说,通过卫星从外层空间传送光子,损耗能减至万亿分之一,目前1秒钟就能传送1个光子,很快可以累积足够的实验数据。

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