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我科学家首次实现量子纠缠态自检验 时速4000公里的列车要来了

2019-11-19

  记者从中国科学技术大学获悉该校郭光灿院士团队李传锋、陈耕等人在测量设备不可信条件下实验获知了未知量子纠缠态保真度信息首次在国际上实现了量子纠缠态的自检验。研究成果日前发表在国际权威期刊〖物理评论快报〗上。

  量子纠缠是量子信息领域的重要资源。学术界通常采用量子态层析的办法来测定量子纠缠态这种方法类似于医院中的CT扫描。通过量子态层析可以重构出纠缠态的形式进而获得纠缠态的保真度等重要信息。然而量子态层析方法依赖于测量设备的准确性与可靠性不能用于承担对安全性有要求的量子信息任务。比如量子通信的检测设备假如被窃听者所控制那么就会对量子通信的保密性造成威胁。为解决这一问题科学家们提出了“贝尔不等式违背”等多种纠缠度量方法可以不依赖检测设备的可信度进行量子纠缠自检验。国际学界对此做了大量理论工作但相关实验还是空白。

  李传锋、陈耕等人巧妙设计并实验实现了两比特与三比特量子纠缠态自检验针对不同形式的量子纠缠态在测量设备不可信的条件下获得了未知量子态的保真度信息并与传统的量子态层析结果比对证实了自检验结果的可靠性。

  据悉这是国际上首个具有“高可靠、抗干扰”特性的纠缠态自检验实验为把自检验推广应用于各种量子信息过程推进量子通信与量子计算研究打下重要基础。(记者 吴长锋)

  从北京前往武汉参加第三届中国(国际)商业航天高峰论坛记者坐的是高铁1152公里的路程跑了4个多小时。

  在此次论坛上科技日报记者了解到中国航天科工集团公司正在推进的“高速飞行列车”项目或将把京汉旅程压缩到半小时以内。

  将形成国内超级城市群1小时经济圈

  中国航天科工集团副总经理刘石泉介绍高速飞行列车是航天科工联合国内有关优势单位通过商业化、市场化模式将超声速飞行技术与轨道交通技术相结合研制的新一代交通工具。

  该列车的最大运行速度可达每小时4000公里不仅比普通高铁快10倍以上相比民航客机也快了5倍。有了它住在北京的人早上7点多出门可以从容地前往武汉参加10点钟的会。作为下一代交通系统该项目正在酝酿发酵一场能改变我们生活方式的技术变革。

  记者了解到高速飞行列车是利用低真空环境与超声速外形减小空气阻力通过磁悬浮减小摩擦阻力实现超音速“近地飞行”的运输系统。不仅能拉近城市之间的时空差距同时具有不受天气条件影响、不消耗化石能源、可与城市地铁无缝接驳等优点堪称未来交通领域的发展趋势与技术制高点。

  如此速度会不会引起乘客不适?航天科工集团三院三部主任助理、高速飞行列车项目技术负责人毛凯向科技日报记者表示该项目会根据乘客感受设计最合适的加速度给加减速留出线性的过程。“肯定比飞机起飞时更缓与。”

  该项目建设完成后不仅会改变人类的出行方式也将改写中国乃至世界经济版图加快国内资源配置形成超级城市群1小时经济圈。

  在真空管道内运行

  当前全世界对外宣布进行时速大于1000公里陆地运输系统研究的有3家公司包括美国HTT公司、Hyperloop One公司以及中国航天科工集团。两家美国公司起步早但航天科工是全球首个利用航天超声速相关技术提出超声速地面运输系统的企业起点更高。

  其实磁悬浮列车并不新鲜国内外早已进行研究。但高速飞行列车项目将如何让速度实现从几百公里到上千甚至数千公里的跨越?

  毛凯说现在的磁悬浮列车多为露天运行除了克服摩擦力还要面对空气阻力。而该项目在真空管道内运行所处环境是不同的。另外磁悬浮技术也有好几种例如此前上海研制的磁悬浮列车是引进德国的电磁悬浮技术。而该项目则选择了高温超导磁悬浮技术这项技术在我国已具备相当基础。

  毛凯介绍研制团队正在进行多项关键技术攻关。比如超导磁悬浮技术目前还不能完全满足项目需求需要进一步提升其能力。在真空技术上我国通过载人航天工程等已取得一定的积累但这么长的真空管道还没有人做过在制造工艺、技术上存在挑战。不过他说按照基本原理只需要推、阻之间形成正向的力就能让列车持续加速因此并不需要绝对真空否则会使工程难度、成本大大增加。

  此外他表示很多技术虽然已在实验室里实现但向工程转化将是项目面临的难点。记者了解到工程项目实施注重发挥各方优势已联合国内外20多家科研机构成立了国内首个国际性高速飞行列车产业联盟目前团队拥有相关领域专利200多项。

  三步走实现目标“4000公里”

  毛凯介绍4000公里的指标是结合对技术的预判而提出的以尽可能满足未来使用需求。

  然而这个速度并不会一蹴而就。记者了解到该项目将按照三步走战略逐步落地开花。首先是通过时速1000公里运输能力建设区域性城际交通网。

  “例如从北京到武汉、到上海或是从武汉西至成都、南至广州差距都在1000至1500公里之间。”毛凯说项目的第二步就是再通过时速2000公里运输能力建设国家超级城市群之间的一小时交通网。

  最后该项目将通过时速4000公里运输能力建设“一带一路”交通网形成一张继航天、高铁、核电之后的中国新名片。

  记者了解到该项目在技术创新方面选用了最具前景的技术路线通过关键技术攻关实现系统的安全性、可行性与经济性;在商业模式上采用“沿途下蛋”模式通过关键技术的产品转化可实现不断自我造血;在管理模式上继续联合国内外优势团队保证研发力量的先进性。(付毅飞)

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