1120公里!量子通信现实应用再突破!

作者: 来源:互联网 2020-06-21 评论( )

记者从中科院获悉:我国利用“墨子号”量子科学实验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。

中国科学技术大学潘建伟院士研究团队,联合中科院上海技术物理研究所王建宇等相关团队,利用“墨子号”量子科学实验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。该实验成果不仅将以往地面无中继量子保密通信的空间距离提高了一个数量级,并且通过物理原理确保了即使在卫星被他方控制的极端情况下依然能实现安全的量子通信,取得了量子通信现实应用的重要突破。2020年06月15日,国际著名学术期刊《自然》杂志上在线发表了这一研究成果 。
       记者从中科院获悉:中国科学技术大学潘建伟院士研究团队,联合中科院上海技术物理研究所王建宇等相关团队,利用“墨子号”量子科学实验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。该实验成果不仅将以往地面无中继量子保密通信的空间距离提高了一个数量级,并且通过物理原理确保了即使在卫星被他方控制的极端情况下依然能实现安全的量子通信,取得了量子通信现实应用的重要突破。2020年06月15日,国际著名学术期刊《自然》杂志上在线发表了这一研究成果 。
 
       量子是构成物质的最基本单元,无法被分割、无法被复制,一旦被动手脚必然留下痕迹,这使得用量子态所产生的密钥,从物理根基上就无法被破解。基于纠缠的量子密钥分发的原理是,无论处于纠缠状态的光子之间相隔多远,只要测量了其中一个光子的状态,另一个光子的状态也会相应确定,这一特性可以用来在遥远两地的用户间直接产生密钥。
 
       “实现信息安全,是人类的千年梦想。而所有依赖于计算复杂度的经典加密算法原理上都会被破解。”潘建伟表示,量子通信提供了一种原理上无条件安全的通信方式,但要从实验室走向广泛应用,需要解决两大挑战,分别是现实条件下的安全性问题和远距离传输问题。
 
       量子通信通常采用单光子作为物理载体,最为直接的方式是通过光纤或者近地面自由空间信道传输。但是,这两种信道的损耗都随着距离增加而指数增加。潘建伟说,由于信号的损耗,使用光纤分发量子密钥有一个距离的上限,通过国际学术界30余年的努力,目前将现场点对点分发量子密钥的安全距离提高到了百公里量级。但实现更远距离的量子密钥分发,一个可行的方案是使用可信中继。
 
       什么是可信中继?潘建伟认为可以理解为“接力跑”:单光子在光纤中从a地要跑到b地,但跑着跑着“没力气”了,这时就可以设置个值得信赖的节点让密钥“落地”一下,再由其他光子接着向前跑。比如,世界首条量子保密通信京沪干线通过32个中继节点,贯通了全长2000公里的城际光纤量子网络;而利用量子科学实验卫星“墨子号”作为中继,在自由空间信道进一步拓展到了7600公里的洲际距离。
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