破纪录距离的恐怖行为

一颗中国卫星在亚轨道空间中飞行，一束激光将一对纠缠光子发射到地面上的两个不同位置。尽管这对光子相距 746 英里，但光粒子仍然神秘地连接在一起。该实验的结果今天发表在《科学》杂志上，打破了之前纠缠现象的距离记录。这听起来可能有些深奥，但它可能为突破铺平道路，尤其是一个超级安全的全球通信网络，该网络具有不可破解的量子加密功能，可以保护每条信息不被窥探。

纠缠是一种奇怪的量子现象，被称为“鬼魅般的超距作用”。想象一下两枚硬币之间有一种神秘的联系：每次抛硬币，一枚都是正面，另一枚是反面。这意味着，即使你的朋友把其中一枚硬币带到另一个房间，你只要抛自己的硬币并观察结果，就能知道朋友的硬币是正面还是反面。

当你将两个粒子纠缠在一起时，它们就变成了这些神奇硬币的等价物，其正面或反面被粒子特性（如自旋或偏振状态）所取代。研究人员已经成功创建了电子、光子和其他粒子的纠缠对。他们甚至将纠缠对中的一个成员运送到距离其另一方几英里的地方，然后再检查它们的状态。

除了证实量子力学的预测之外，纠缠还可以在加密方面有实际应用。如果你想在两个人之间发送加密信息，你必须给他们一个安全密钥，以便他们翻译信息。同时，你必须保护好这个密钥，防止任何试图监视对话的第三方窃取。通过纠缠粒子共享的复杂量子密钥就可以做到这一点。如果间谍试图窃取密码破译信息，这种窥探会破坏纠缠，提醒原始聊天对他们的通信已被泄露。

问题是，纠缠是一种微妙的平衡，而将相连的粒子发送至远距离（尤其是通过光纤或空气发送时）可能会破坏它们的连接。因此，一个中国团队决定看看太空激光是否能解决这个问题。去年，他们发射了一颗名为“墨子号”的卫星，将量子实验送入太空。在卫星上，一个基于激光的装置将光子对纠缠在一起，使它们呈现相反的偏振状态。然后，地球上的光学望远镜必须通过聚焦“墨子号”来拾取光子，同时过滤掉大气扰动和光污染。这些光子对被分散到中国的两个地点：相距 746 英里的德令哈和丽江。

尽管这些粒子必须飞行 990 到 1490 英里才能到达目的地，但它们在到达地球站时仍处于纠缠状态。而且，信号比光子通过光纤从德令哈传到丽江时强了大约 12 个数量级。