中國網／中國發展門戶網訊（記者趙斌宇）近日，中國科學院發佈消息稱，中國科學技術大學潘建偉教授及其同事彭承志、范靖雲等與美國加州理工學院、澳大利亞昆士蘭大學等單位的科研工作人員合作，利用“墨子號”量子科學實驗衛星對一類預言引力場導致量子退相干的理論模型進行了實驗檢驗，並於美國時間9月19日將這一重要研究成果以“First Release”形式發表于國際權威學術期刊《科學》雜誌。
實驗場景，地面為了提高信號光強度，採用三台設備聯合工作，照片中有兩台望遠鏡同時向衛星發射信標光。中國科學技術大學供圖
量子力學和廣義相對論是現代物理學的兩大支柱。然而，任何試圖將量子力學和廣義相對論進行融合的理論工作都遇到極大困難。在目前已知的四種基本相互作用中，電磁、弱相互作用和強相互作用都已量子化，而且已經統一。唯有關於引力作用的量子化問題一直懸而未決，解決這一問題將有助於建立關於四種基本相互作用的大統一理論。目前關於如何融合量子力學和引力理論的討論，模型眾多，但都缺乏實驗檢驗。
量子科學實驗衛星正是檢驗這一理論的理想平臺。基於地星之間的量子態分發，潘建偉團隊已經開展了一系列創新性的實驗研究。2016年8月16日，我國發射了世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”。至2017年8月，“墨子號”圓滿完成千公里級地星雙向量子糾纏分發、地星量子密鑰分發和地星量子隱形傳態三大既定科學目標。
得益於“墨子號”量子科學實驗衛星的前期實驗工作和技術積累，此次研究是潘建偉團隊在國際上率先在太空開展引力誘導量子糾纏退相干實驗檢驗，對穿越地球引力場的量子糾纏光子退相干情況展開測試。最終，通過一系列精巧的實驗設計和理論分析，實驗令人信服地排除了“事件形式”理論所預言的引力導致糾纏退相干現象。
論文通訊作者、中國科大副校長、中科院量子資訊與量子科技創新研究院院長潘建偉表示：“‘墨子號’的先進技術促成了人類歷史上第一次成功地利用量子光學實驗方式完成了量子理論和引力之間的基礎理論驗證。”
潘建偉認為，“事件形式”理論試圖在包含封閉類時曲線和平直時空的奇異時空下對量子場的演化提供連貫性描述。“事件形式”理論對量子物理學和經典物理學起到了規範作用。他説：“如果我們確實觀察到了這種偏差，那就意味著‘事件形式’理論是正確的，我們必須對量子理論和引力理論之間的相互作用進行實質性的修正。在我們的實驗中，我們排除了‘事件形式’較強的理論模型，但還有其他版本的理論模型有待檢驗。”為了測試這個修正版的理論模型，潘建偉和他的團隊將發射一顆新的衛星，它的軌道將比“墨子號”高20到60倍，能夠在更大的引力強度範圍內進行檢驗。