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突破天际:“墨子号”实现量子通信“三级跳”

发布时间:2017-12-03 阅读:

  打破天空:“墨子”实现量子沟通“三重跳跃” - 新闻 - 科学网

  北京时间8月10日凌晨1点在网上发表了英国“自然”杂志,两篇来自同一国家,同一研究团队的在线研究论文,同时是中国科学院量子科学实验卫星首席科学家,中国科学技术大学潘建伟教授和他的同事的名字在本期“自然”杂志上出现两次。论文一,论文二

  两篇论文也同时宣布了两个同时发表的第一个:世界上第一个成功地首次成功地实现了从卫星到地面的量子密钥分布,量子科学实验卫星Mozom是我国自主研制的量子科学实验卫星。从地面传送到卫星。

  到目前为止,墨子已经成功地实现了其三个既定的科学目标,与之前在“科学”杂志上发表的研究一起,首次实现了1000公里处的双向量子纠缠分布和量子力学的非局域性检验。用潘建伟的话来说,千米之外恒星的双向量子通信终于从理想的王国走向了真正的王国。

  来自世界:绝对安全的鹅使者

  信息安全是人类的共同追求。几千年来,通信安全的追求从未停止过。但是,只要是基于传统加密技术的计算复杂度,原则上就有可能被破译。随着数学和计算能力的不断提高,破译密码的可能性也越来越大。

  与经典通信不同,量子密钥分配分配量子态,远程用户共享无条件安全密钥。该密钥用于一次性加密信息。这是唯一已知的非窃听,牢不可破,无条件和安全的通信手段。潘建伟说。

  量子的不可克隆本质使其成为一种绝对安全的通信手段,但也使得量子信号不像经典通信那样被重复放大,加上地面传输信号的非常大的损失,所以在距离之前的地面上的量子通信,但是数百公里。

  为了更好地利用这把双刃剑,实现安全,远距离,实用的量子通信,潘建伟等人把注意力转向了太空。

  墨子量子密钥分配实验采用卫星发射量子信号,地面接收方式,墨子量子卫星转发,河北兴隆地面站建立光链路,通信距离645〜1200 km。

  实验结果表明,卫星量子密钥的传输效率比通信距离为1200km的相同距离的地面光纤信道高出几千亿倍。平均而言,量子诱骗态光源每秒传输4000万信号光子,轨道对接实验可以产生300千比特的安全密钥,平均编码速率高达1.1千比特/秒。这些密钥足以让我们加载大量的数据,例如在新疆和兴隆的两个地面站之间加密的量子视频呼叫。潘建伟解释说。

  中国科学院上海技术物理研究所研究员,量子科学实验卫星工程副总干事,卫星系统司令员王建宇认为,这一重要成果为建立覆盖全球的量子保密通信网奠定了可靠的技术基础。例如,未来我们可以进行量子卫星联网,扩大量子密钥分配范围,覆盖全球。如果我们将量子通信地面站与城际光纤量子保密通信网络互联,我们可以建立一个全球一体化的世界级安全通信网络。

  从天而降:任何未来的大门

  如果在北京工作的科学家想要去上海参加会议,那么比飞机或火车有更快的方法吗?如果将来人类想要外出太阳系,但飞船飞得太慢怎么办?中国神话传说在耳边,千里眼不可能实现?

  如果你问一个朋友这些问题,他可能会和哆啦A梦一起回答。但是现实世界真的可以创造这样一个任意的门?潘建伟说这是可能的。通过量子隐形传送实验进行的月亮,证实了他的大胆想像。

  量子隐形传态是量子通信的另一个重要组成部分。理论上,利用量子纠缠的原理,可以将物质的未知量子态精确地传递到远处,而不会传递物质本身。

  墨子的量子隐形传态采用地面发射纠缠光子的方法,并在空中接收。卫星过境时,与西藏阿里地球站在海拔5100米处建立光连接。地面光源每秒产生8000个量子隐形传输,地面传输纠缠光子到卫星。实验通信距离从500公里到1400公里。所有六个要传递的状态都超过了经典极限,置信度大于99.7%。

  而根据计算,在相同长度的纤维上重复这项工作,则需要380亿年才能观察到一个案例。

  远程量子隐形传态是分布式量子信息处理网络的基本单元。潘建伟说,这一重大成果为未来空间量子通信网络的研究以及空间量子物理和量子引力实验的研究奠定了坚实的技术基础。

  领导月亮的数量

  成功实现月球量子卫星三大科学目标,为我国继续引领世界量子通信技术的发展和未来量子物理基础问题的前沿研究奠定了坚实的科学技术基础。

  “自然”杂志主编Karl Ziemelis在评论这两项成果时说:“潘建伟和他的研究小组已经成功地完成了三个量子实验,这将是世界上任何基于量子的量子。这些实验中的量子技术突破了天空的局限性,因为研究团队由于中国的投入和物理上的辛勤努力,能够对应用量子通信技术进行大量的天文研究。

  作为中国社会科学院“十二五”科学技术空间科学试验计划资助的四颗科学卫星之一,墨子科技理念突破,关键技术突破。从实施工程机关到科技成果输出,领先完成。

  墨子自2016年8月16日在酒泉卫星发射中心上线以来,受到国内外的高度评价,被习近平总书记选为2017年新年贺词。今年1月18日,魔孔完成了在轨测试,正式交付并进行科学实验。

  很多人没想到的是,在短短的六个月里,月亮已经取得了一系列世界领先的科学成就。中科院院士白春礼认为,“墨子”系列成果在国际上享有盛誉,标志着中国在量子通信领域的全面领先地位,完成了卫星的所有预定科学目标都为该项目取得了令人满意的结果。

  与此同时,墨子也开启了全球量子通讯,空间量子物理和量子引力测试的大门,抢占了我国量子科学技术在世界范围内的制高点,成为国际同行的标杆。实现了领导者的转变。 。白春丽说。

  事实上,领先月亮的聚合效应已经开始出现。目前,奥地利与中国科学院科研团队合作,德国,意大利等国的研究团队也正在申请加入合作研究。

  墨子也不停地开启下一段旅程。目前,研究小组已经制定了后续扩大实验计划的基础上,纠缠量子密钥,全天量子通信实验,一直在紧张和顺利进行。白春礼期待着,在卫星设计生活中,中国的空间科学卫星,也会产生更多的科学成果。

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