“墨子号”完成无中继千公里量子保密通讯

“墨子号”完成无中继千公里量子保密通讯
  远间隔安全量子通讯再获打破!  来自中国科学技能大学等国内外单位的研讨团队运用“墨子号”量子科学试验卫星,在国际上初次完成千公里级根据羁绊的量子密钥分发。该试验效果不只将以往地上无中继量子保密通讯的空间间隔提高了一个数量级,而且经过物理原理保证即便在卫星被他方操控的极点情况下,依然能完成安全的量子通讯,取得了量子通讯实际运用的重要打破。相关研讨效果6月15日在线发表于《天然》杂志上。  量子通讯供给了一种原理上无条件安全的通讯方法,但要从试验室走向广泛运用,需求处理两大应战,分别是实际条件下的安全性问题和远间隔传输问题。在现有技能水平下,运用可信中继能够有用拓宽量子通讯的间隔,比方运用“墨子号”量子卫星作为中继,在自由空间信道能够拓宽到7600公里的洲际间隔。“但是,虽然可信中继将传统通讯方法中整条线路的安全危险约束在有限的中继节点范围内,中继节点的安全依然需求得到人为保证。”中科院院士、中国科学技能大学教授潘建伟说。  完成远间隔安全量子通讯的最佳处理方案是结合量子中继和根据羁绊的量子密钥分发。根据羁绊的量子密钥分发的原理是,不管处于羁绊状况的粒子之间相隔多远,只需测量了其间一个粒子的状况,另一个粒子的状况也会相应确认,这一特性能够用来在悠远两地的用户间发生密钥。  运用卫星作为量子羁绊源,经过自由空间信道在悠远两地直接分发羁绊,为现有技能条件下完成根据羁绊的量子保密通讯供给了可行的路途。  根据“墨子号”量子卫星的前期试验工作和技能堆集,研讨团队经过对地上望远镜主光学和后光路体系进行晋级,完成了单边双倍、双方四倍接纳功率的提高。“墨子号”量子卫星过境时,能够一起与新疆乌鲁木齐南山站和青海德令哈站两个地上站树立光链路,以每秒两对的速度在地上超越1120公里的两个站之间树立量子羁绊,从而在有限码长下以每秒0.12比特的终究码速率发生密钥。“在试验中,经过对地上接纳光路和单光子探测器等方面进行精心设计和防护,保证了公正采样和对一切已知侧信道的免疫,所生成的密钥不依赖可信中继,并保证了实际安全性。”潘建伟说,结合最新开展的量子羁绊源技能,未来卫星上可每秒发生10亿个羁绊光子,终究密钥成码率将提高到每秒几十比特或单次过境几万比特。  对此,《天然》杂志审稿人称誉道,“这是朝向构建全球化量子密钥分发网络乃至量子互联网的重要一步。”“我确实以为不依赖可信中继的长间隔羁绊量子密钥分发协议的完成是一个里程碑。”  潘建伟表明,根据该研讨效果开展起来的高效星地链路搜集技能,能够将量子卫星载荷分量由现有的几百公斤降低到几十公斤以下,一起将地上接纳体系的分量由现有的10余吨大幅降低到100公斤左右,完成接纳体系的小型化、可转移,为将来卫星量子通讯的规模化、商业化运用奠定了坚实的根底。