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量子通信现实应用取得重要突破 实现世界首次千公里级量子纠缠密钥分发
发布时间:2020-07-05 11:43

央视网消息 :15日,中国科学院举行新闻发布会,介绍了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”研究取得的最新进展。中国科学技术大学潘建伟院士团队,联合牛津大学等国内外团队,在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发,取得了量子通信现实应用的重要突破。这一成果昨天(15日)在国际学术期刊《自然》在线发表。

实验中,研究团队利用“墨子号”作为量子纠缠源,通过对地面望远镜进行升级,实现了单边双倍、双边四倍接收效率的提升。“墨子号”卫星过境时,同时与新疆南山站和青海德令哈站两个地面站建立光链路,以每秒2对的速度在地面超过1120公里的两个站之间建立量子纠缠,产生量子密钥,在国际上首次实现了基于纠缠的千公里级量子保密通信。

量子通信提供了一种原理上无条件安全的通信方式,但要走向广泛应用,还需解决安全性和远距离传输两大问题。通过国际学术界30多年的努力,目前,现场点对点光纤量子密钥分发达到了百公里量级,使用可信中继可有效拓展量子通信的距离,比如量子京沪干线通过32个中继节点,贯通了全长2000公里的城际光纤量子网络。然而,中继节点的安全仍然存在隐患,需要得到人为保障。研究团队利用“墨子号”卫星作为量子纠缠源,通过自由空间信道在遥远两地直接分发纠缠,为实现基于纠缠的量子保密通信提供了可行的道路。

研究团队介绍,基于该研究成果发展起来的高效星地链路收集技术,可以将量子卫星载荷重量由现有的几百公斤降低到几十公斤,同时将地面接收系统的重量由现有的10余吨大幅降低到100公斤左右,实现接收系统的小型化、可搬运,为将来卫星量子通信的规模化、商业化应用奠定了坚实的基础。目前,我国正在规划建设量子卫星网络,结合最新发展的量子纠缠源技术,每秒可产生10亿对纠缠光子,最终密钥成码率有望大幅提高为其实用化提供必要的技术支持。

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