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我国太空量子通信技术获突破:首次实现白天远

发布时间:2017-12-03 阅读:

  中国的空间量子通信技术取得突破:首次在白天量子密钥分发 - 新闻 - 科学网

  新华社合肥7月25日电(记者徐海涛)近日,由中国科学技术大学潘建伟教授和同事彭承志,张强等组成的研究小组首次成功实现长距离(53km)自由空间量子密钥分发,通过信道损耗和噪声水平的基础实验,有效验证了构建量子卫星量子地球卫星通信网络的可行性。国际权威学术期刊“自然光子学”日前公布了结果。

  基于卫星平台的量子通信是构建全球量子通信网络最可行的手段。世界上第一个量子科学实验卫星墨子已经成功地实现了世界上第一个国际地基量子通信,并开展了大规模的量子网络和量子通信实验研究奠定了技术基础,但由于影响的太阳噪声,Moonstron卫星只能在夜间工作,至少三天时间才能完成全球地面站的覆盖。

  为了提高卫星量子通信的实用化水平,构建由多颗低轨卫星或高轨卫星组成的量子星座,建立全球实时量子通信网络是可行的。量子星座的构建需要突破两个技术问题:一是通信距离的增加会导致链路损耗的增加;其次,卫星轨道的增加将大大增加暴露在阳光下的可能性。

  为了抑制白天的阳光背景噪声,潘建伟团队最近从三个方面开发了关键技术:利用1550nm光子来优化光学系统,将噪声降低一个数量级以上,开发频率上变频单光子检测技术。自由空间波束单模光纤耦合技术将噪声降低了大约四个数量级。在白天53公里的距离内完成了两天的量子密钥分配实验。实验结果验证了在太阳和恒星背景下量子密钥分配的可行性,并为下一步构建量子星座奠定了坚实的技术基础。

  自然光子学的审稿人评论这一成就解决了白天自由空间量子密钥分发的关键挑战之一,称赞它是一项了不起的成就。

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