全球量子通信争霸战 中国再下一城

刘言撰写2017-07-26 00:40:16

继2017年6月中国“墨子号”量子科学实验卫星在世界上首次实现千公里量级的星地双向量子纠缠分发,并实现空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验【相关新闻:中国科技再发力 “墨子号”为何让西方害怕】,这一科技重大突破登上“自然科学”网站头条,使西方专家集体震惊之后,中国太空量子通信技术近日再次获得重大突破。

中国科学技术大学的潘建伟教授团队,在国际上首次成功实现了白天53km远距离自由空间量子密钥分发, 2017年7月24日出版的国际权威学术期刊《自然•光子学》(《Nature Photonics》)刊载了其相关成果。这一研究成果有望突破目前“墨子”号只能夜晚工作的局限,被国际权威杂志赞赏为“卓越的成就”

《自然》杂志在报道潘建伟团队量子通信研究成果时曾提到:这标志着中国在量子通信领域的崛起,从10年前不起眼的国家发展为现在的世界劲旅,将领先于欧洲和北美。


中国量子通信再获新突破(图源:新华社)

能上白班的“墨子”号意味着什么?

中国自2011年开始启动量子卫星计划,由中国科学院院士潘建伟带队研制。2016年8月,中国成功发射首颗量子科学卫星“墨子号”,“墨子号”被《科学美国人》评选为当年改变世界的十大创新技术

量子通信具有绝对保密、通信容量大、传输速度快等优点,可完成经典通信所不能完成的特殊任务。量子通信主要由量子密钥分配、量子态隐形传输两大部分构成,实现运用量子纠缠技术创建密钥系统,也便意味着基于量子技术下的数据加密传输。

“墨子”号目前已成功实现首次星地量子通信,但是受阳光噪声的影响,该量子卫星之前只能在夜晚工作,单颗该类低轨道卫星至少需要3天方能完成全球范围内地面站点的覆盖。而轨道越高的卫星,比如在地球同步轨道的通信卫星,能“躲”在地球阴影里的时间不到1%,面对“墨子”号大约有68%的时间暴露在阳光下,只有不到一半的时间能够工作的现实,这浪费掉的一多半工作时间显然是对量子通信寄予厚望的研发人员不愿意看到的。

而攻克白天远距离自由空间里的量子密钥分发,给有效扩展量子卫星的通信时间,提高实用性,也就意味着进一步为搭建覆盖全球的量子通信星座打下基础,为中国未来构建覆盖全球的天地一体化量子保密通信网络提供可靠的技术支撑,这些想法若能实现,显然还意味着太多其他东西。

中国科研团队再获量子通信新成就

基于卫星平台的量子通信是构建覆盖全球量子通信网络最为可行的手段,为抑制白天的阳光背景噪声,潘建伟团队从三个方面攻克关键技术,研究小组在青海湖相距53公里的两点间完成了白天阳光背景下的量子密钥分发实验,通过地基实验在信道损耗和噪声水平方面有效验证了未来构建基于量子星座的星地、星间量子通信网络的可行性,更为下一步构建量子星座夯实了技术基础。


量子信息技术被视为“第二次量子革命”(图源:新华社)

《自然•光子学》的审稿人惊赞该成果“应对了白天自由空间量子密钥分发的一个重要挑战”,是一项“卓越的成就”。

(刘言 撰写)

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