圖 太空量子傳輸示意圖。
科技日報訊 義大利帕多瓦大學的一組研究人員日前通過對4個在軌飛行衛星的實驗，證實了衛星之間以及衛星與地面站之間進行量子通信是完全可能的。相關論文發表在著名的預印本網站arXiv上，該研究為基於衛星的廣域量子通信提供了廣闊的想像空間。
科學家們已經找到了通過光纖進行量子信息傳輸的方法，並獲得了成功。但由於光子在玻璃中的傳輸會發生一定程度的衰減，這種方法在傳輸距離上目前還比較有限。此外，也有科學家直接通過空氣進行兩點之間的量子信息傳輸，但幹擾等問題的存在，仍然極大地限制了量子通信的距離。目前量子態隱形傳輸最遠的記錄只有144公裡。
太空量子通信更是難上加難。因為量子信號在通過地球大氣層時產生的錯誤率會遠超過11%的閾值，而超出了這個極限，量子密碼就無法正常工作。因此，不少科學家都認為地球與太空之間的量子通信是不可行的。
物理學家組織網7月1日的報導稱，新研究中，義大利的研究小組試圖改變這一成見。該小組發現了一種利用現有衛星實現量子通信實驗的方法，並精心挑選出了4個在軌運行的衛星，它們都具有能夠反射光子的金屬立體角反射鏡。研究人員認為，藉助這些衛星保留光子的極化，將能夠讓太空量子通信成為可能。為了對比實驗結果，他們還選擇了另一個沒有立體角反射鏡的衛星。
當衛星過頂時，研究人員在義大利的馬特拉雷射測距觀測站向所有的衛星都發出了光子信號，並測定衛星何時能將數據返回。研究人員發現正如預期的那樣，沒有立體角反射鏡的對照衛星出現了高達50%左右的錯誤率，而另外4個具有立體角反射鏡的衛星，數據錯誤率全部都低於11%的閾值。這表明，這些衛星能夠產生連貫的光子信號，並與地面站之間進行完全安全的量子通信（利用量子密鑰分配）。
研究人員稱，中國計劃在2016年將全球首顆「量子通訊衛星」送入軌道，還有其他國家也有類似的計劃，並正在進行實驗，量子通信領域的更多進展將在未來幾年集中顯現。 （王小龍）