中国科大合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授和他的同事杨涛、彭承志等通过“自由空间纠缠光子的分发”，在国际上首次证明了纠缠光子在穿透等效于整个大气层厚度的地面大气后，其纠缠的特性仍然能够保持，并可应用于高效、安全的量子通信。
4月22日出版的国际物理学权威期刊《物理评论快报以“13公里自由空间纠缠光子分发：朝向基于人造卫星的全球化量子通信”为题发表了这一研究成果。同时,英国《新科学家》等国际权威科技新闻期刊也在第一时间详细报道了这一研究成果。“有重大的意义”、“是一项相当了不起的成就”是《物理评论快报》审稿人对这一成果的高度评价。
目前广为使用的远距离通信需要通过光纤来传输大量的光子，可以被窃听，存在安全隐患。量子保密通信技术通过单一光子或纠缠光子来传送信息，有其绝对安全性。但是由于光子在光纤中传输时容易被吸收而严重损耗，远距离光纤量子保密通信的难度较大，最大传输距离被限制在100公里左右。利用通信卫星和自由空间纠缠光子分发，有希望实现更远距离乃至全球化的量子通信。这项技术面对的挑战之一，是大气层中的空气分子会把携带信息的光子一个个散射到四面八方，很难让光子传送到指定的位置。
中国科大潘建伟教授领导的研究小组于2003年开始研究自由空间量子通信。他们选定位于合肥市郊海拔281米的大蜀山电视发射塔为第一个实验点，在此制备出成对的纠缠光子，再利用两个专门设计加工的发射望远镜将容易发散的细小光束“增肥”后向东西相距13公里的两个实验站送出。研究人员在两个接收端用同样型号的望远镜收集。传送中虽有许多纠缠光子衰减，但仍有相当比例的纠缠光子能存活下来，经灵敏度非常高的单光子探测器检测，分居东西两地的光子“夫妻对” 即使相距遥远仍能“心心相印”，相互纠缠，其携带信息的数量和质量能完全满足基于卫星的全球化量子通信的要求。在此基础上,该研究小组进一步利用分发的纠缠光源来进行绝对安全的量子保密通信。13公里不仅是目前国际上自由空间纠缠光子分发的最远距离，也是目前国际上没有窃听漏洞量子密钥分发的最大距离。
据实验室人员介绍，他们正计划开展更远距离的量子通信实验，下一步的目标是通过自由空间实现几百公里的量子通信，超越光纤传输的极限。他们希望，有朝一日，科学家们能够通过通信卫星实现更远距离乃至全球的量子通信。
