一颗在中国卫星上，在近地轨道上运行，发射激光将纠缠光子对发送到两个独立的地面地点。尽管这对粒子相隔 746 英里，但它们仍然神秘地连接在一起。这项实验的结果今天发表在《科学》杂志上，打破了“纠缠”现象的先前距离记录。这听起来可能很晦涩，但它可能为突破性进展铺平道路，特别是建立一个超级安全的全球通信网络，采用无法破解的量子加密技术，保护每条消息免受窥探。
纠缠是一种被称为“超距幽灵作用”的奇特量子现象。想象一下两枚具有神秘联系的硬币：每次你抛掷它们，一枚会正面朝上，另一枚会反面朝上。这意味着，即使你的朋友拿着其中一枚硬币走进另一个房间，你也可以通过抛掷自己的硬币并观察结果来得知你朋友的硬币是正面朝上还是反面朝上。
当你纠缠两个粒子时，你就将它们变成了这些魔法硬币的等价物，用自旋或偏振态等粒子特性代替了正面或反面。研究人员已经成功创建了纠缠的电子、光子和其他粒子对。他们甚至在检查纠缠对的自旋状态之前，已经将其中一个粒子送到了离其伴侣几英里的地方。
除了证明量子力学的预测外，纠缠在加密方面也可能具有实际应用。如果你想在两个人之间发送一条加密消息，你必须给他们一个安全的密钥，让他们能够翻译消息。同时，你必须保护该密钥不被试图窃听对话的任何烦扰的第三方获取。通过纠缠粒子共享的复杂量子密钥就可以做到这一点。如果一个间谍试图窃取破译代码的信息，这种窥探行为会破坏纠缠，从而使原始的通信双方意识到他们的通信已被侵犯。
问题是，纠缠是一种精妙的平衡，将连接的粒子发送到长距离——特别是通过光纤或空气——可能会破坏它们的连接。因此，一个中国团队决定看看空间激光是否能奏效。去年，他们发射了一颗名为“墨子号”的卫星，以将量子实验带入太空。在卫星上，一种基于激光的装置纠缠了光子对，赋予它们相反的偏振态。然后，地球上的光学望远镜必须通过聚焦墨子号来接收光子，同时过滤掉大气干扰和光污染。这对粒子被分配到中国的两个地点：德令哈和丽江，这两个地点相隔 746 英里。
尽管粒子为了到达目的地，不得不以 990 到 1490 英里的距离传输，但它们到达地面站时仍然保持纠缠。而且信号比光子通过光纤从德令哈传输到丽江的信号强度要强大约 12 个数量级。
