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墨子号再获新突破:实现无中继千公里量子保密通信

admin | 2020-06-22 06:57 浏览数:

潘建伟院士团队最新科研突破的实验暗示图。(钻研团队 供图) 钻研团队 供图 摄

中新网北京6月15日电 (记者 孙自法)继实实际验室内500公里点对点光纤量子密钥坦然分发、依托可信中继站点建成约2000公里光纤量子保密通信主干网“京沪干线”、以量子卫星行为可信中继实现约7600公里洲际量子保密通信之后,中国科学技术大学潘建伟院士团队再次获得新的科研突破——行使全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”实现基于纠缠的无中继千公里级量子保密通信。

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潘建伟院士及同事彭承志、印娟教授等构成的钻研团队,说相符英国牛津大学阿图·埃卡特(Artur Ekert)和中国科学院上海技术物理钻研所王建宇院士团队、微弱卫星创新钻研院、光电技术钻研所等有关团队,行使“墨子号”量子卫星在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发。这一实验收获不光将以去地面无中继量子保密通信的空间距离挑高一个数目级,并确保即使在卫星被抨击、遭控制的极端情况下照样能实现坦然的量子保密通信。

中国科学技术大学潘建伟院士经由过程视频连线,向媒体介绍最新量子通信的科研突破收获。 孙自法 摄

这一实际条件下实现坦然、远距离量子保密通信的量子通信行使周围庞大突破收获论文,于北京时间15日子夜在国际权威学术期刊《自然》在线发外。审稿人表彰该钻研做事是“朝向构建全球化量子密钥分发网络甚至量子互联网的主要一步”,认为“不倚赖可信中继的长距离纠缠量子密钥分发制定的实验实现是一个里程碑”,也正如量子暗号挑出者之一吉列斯·布拉萨德(Gilles Brassard)所言“这将最后实现一切暗号学者千年来的梦想”。

论文发外前夕,中科院科学传播局、施普林格·自然集团15日下昼说相符举走该收获视频连线介绍会。潘建伟说,量子通信挑供了一栽原理上无条件坦然的通信手段,但要从实验室走向普及行使,必要解决两大挑衅,别离是实际条件下的坦然性题目和远距离传输题目。经由过程国际学术界30余年的用功,现在现场点对点光纤量子密钥分发的坦然距离达到百公里量级。在现有技术程度下,行使可信中继能够有效拓展量子通信的距离,如世界首条量子保密通信京沪干线经由过程32个中继节点,贯通全长约2000公里的城际光纤量子网络;而行使“墨子号”量子卫星行为中继,在解放空间信道进一步拓展到7600公里的洲际距离。

潘建伟指出,尽管可信中继将传统通信手段中整条线路的坦然风险节制在有限中继节点周围,但中继节点的坦然仍需得到人造保障。实现远距离坦然量子通信的最佳解决方案是结相符量子中继和基于纠缠的量子密钥分发,原理上,行使量子中继可实现远距离的量子纠缠分发,但实用化的量子中继还必要较长时间,而行使卫星行为量子纠缠源,经由过程解放空间信道在迢遥两地直接分发纠缠,为现有技术条件下实现基于纠缠的量子保密通信挑供了可走的道路。

钻研团队此次最新突破的科研收获,即基于“墨子号”量子卫星的前期实验做事和技术积累,经由过程对地面看远镜主光学和后光路进走升级,实现单边双倍、双边四倍接奏效果的升迁。“墨子号”量子卫星过境时,同时与新疆乌鲁木齐南山站和青海德令哈站两个地面站竖立光链路,以每秒2对的速度在地面超过1120公里的两个站之间竖立量子纠缠,新闻中心进而在有限码长下以每秒0.12比特的最后码速率产生密钥。实验中,科研人员经由过程对地面授与光路和单光子探测器等方面进走精心设计和防护,保证所生成密钥不倚赖可信中继,并确保实际坦然性。

潘建伟也坦言,这次发外论文的科研突破,现在只是科学上的原理演示,离实际行使还有较远距离。预期在六七年时间内,结相符量子纠缠源技术和卫星技术的发展提高,异日经由过程卫星可每秒产生10亿对纠缠光子,最后密钥成码率将挑高到每秒几十比特或单次过境几万比特,能够为基于纠缠的无中继远距离量子保密通信的周围化行使奠定基础。

他泄漏,基于这项最新突破所发展首来高效星地链路搜集技术,可将量子卫星载荷重量由现在数百公斤降至几十公斤以下,并将地面授与编制重量由10余吨降至100公斤旁边,实现授与编制的幼型化、可搬运。这将大幅降矮量子通信卫星研制和发射成本,为异日卫星量子通信的周围化、商业化行使奠定坚实基础。(完)

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