突破！“墨子号”量子卫星新进展：开展引力诱导量子纠缠退相干实验

中国科学技术大学潘建伟团队与美国、澳大利亚科学家合作，利用“墨子号”量子科学实验卫星对一类预言引力场导致量子退相干的理论模型进行了实验检验。这是国际上首次利用量子卫星在地球引力场中对尝试结合量子力学与广义相对论的理论进行实验检验。今天(20日)国际权威学术期刊《科学》杂志在线发布了该重要研究成果。

描述微观世界的量子力学和描述引力场的广义相对论是现代物理学的两大支柱。然而，任何试图将量子力学和广义相对论进行融合的理论工作都遇到极大困难。科学家多年来进行了许多尝试，提出了多种理论模型。但是这些模型的验证需要在目前难以达到的极端实验条件下才能进行，比如，极小空间尺度或者极高能量。近年来一些理论研究认为在引力场中演化的量子态会出现新奇的行为，并预言这些行为可以通过地星之间的纠缠分发进行检验。

基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，我国发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。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，潘建伟团队在国际上率先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，令人信服地排除了引力导致纠缠退相干现象。这是国际上首次利用卫星，在地球引力场中对尝试结合量子力学与广义相对论的理论进行实验检验，将极大地推动相关物理学基础理论和实验研究。

中科院院士 中国科大教授 潘建伟：所以利用墨子号在我们人类历史上首次开展这样的引力和量子力学这样一个界面的一种检验，所以它本身是有意义的。我觉得这样的话，会让很多理论物理学家去构建更多的模型，让我们能够一步一步去检验这么一个引力和量子力学本身的背后的基础物理。