中國科學家建立了世界第一個量子衛星網絡

2021-02-15 現代科學

2016年夏天,一枚中國人造衛星成功地利用了量子力學定律,通過一個基本不中斷的通信信道將信息傳輸到地球。

被稱為Micius的實驗衛星於2016年8月從戈壁沙漠發射升空,它使用精密的光學設備將成對的糾纏光子從軌道上射向距離地球約1500英裡(1200公裡)的兩個基地。

飛船上的光學設備將光的粒子散布起來,以加密「密鑰」,以獲取秘密信息,這些信息在地面站接收到後就可以分開。該實驗在最新一期的《科學》雜誌上進行了詳細介紹,這是首次將糾纏的光子對從在軌衛星發射到地球上。

滑鐵盧大學量子計算研究所教授,未參與這項研究的諾伯特·呂特肯豪斯(NorbertLütkenhaus)說:「這是第一次真正可以在衛星與地面之間建立量子信道。」 「人們談論這樣做已經很多年了,但是這些人實際上做到了。」

這項研究成果意味著可能建立無法破解的通信網絡

這項突破背後的團隊是由中國科學技術大學的研究員潘建偉領導的,該團隊還來自上海技術物理研究所,烏魯木齊新疆天文臺等地的同事。

他們使用了糾纏的光子,無質量和無電荷的成對的光粒子,這些光粒子的性質已經並且將保持聯繫,而不管它們之間的距離如何,使用量子力學來隱藏加密密鑰,以創建一個秘密的通信通道。根據BBC新聞報導,這基本上是無法被黑客入侵的。

英國媒體報導說,該技術的核心與當前用於保護網際網路用戶傳輸的信息的加密方法相似,但與該方法不同,新的基於量子的技術隱藏了對光子中的加密數據進行解密所需的密鑰。

這項新的研究表明研究人員已經能夠單獨用來隱藏加密密鑰的糾纏光子對,同時,也證明了基於量子全球通信網絡實際上是可行的最大距離,紐約時報說。他們補充說,他們的工作代表了一個長期可測但從未得到驗證的概念的第一個可衡量的證據。

呂特肯豪斯稱這是「一次偉大的工程成就」,維也納量子科學技術中心的物理學家約爾根·沃爾茲(JürgenVolz )並未參與這項工作,他對《泰晤士報》表示,這項研究證明了使用基於太空望遠鏡是可能的。量子通信網絡可顯著增加安全傳輸距離,這是「當越來越多的敏感信息通過Web共享和交換時」的「非常重要的突破」。

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