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中国科学家谋划用“墨子号”构建“量子星座”探索宇宙

导读:核心提示:中国第一颗量子卫星墨子在不到一年的时间里,完成了星地高速量子密钥分发、量子纠缠分发、地星量子隐形传态实验三大科学目标。科

核心提示:中国第一颗量子卫星“墨子”在不到一年的时间里,完成了星地高速量子密钥分发、量子纠缠分发、地星量子隐形传态实验三大科学目标。科学家制定了后续拓展实验计划,进一步探索量子通信技术的研究和应用...中国科学家计划用“墨子”来构建“量子星座”来探索宇宙。
在不到一年的时间里,中国第一颗量子卫星“墨子”完成了三个科学目标:星地高速量子密钥分发、量子纠缠分发和地星量子隐形传态实验。科学家制定了后续拓展实验计划,进一步探索量子通信技术的研究和应用,并计划发射数颗量子卫星,构建全球量子通信网络。
 
量子卫星首席科学家、中国科学院院士潘建伟表示,他的团队将与欧洲量子通信团队合作分发洲际量子密钥。目前,与奥地利格拉茨地面站的对接测试已成功完成,量子密钥分发实验正在进行中。洲际量子保密通话的条件将于8月底进行。
中国科学家计划用“墨子”建立“量子星座”来探索宇宙和宇宙。第二张中国将与欧洲进行洲际量子密钥分发(中国科学院供图)。
潘建伟表示,中国正在计划与德国和意大利的洲际量子密钥分发合作。德国和意大利的地面站有望在2017年底做好相关实验的准备。这表明“墨子”不仅可以与中国的设备连接,还可以与世界其他国家符合要求的设备连接。
此外,研究小组还将努力实现量子通信与经典光通信相结合的安全信息传输,与有需要的用户对接,开展量子通信的实际应用。
 
潘建伟说,目前“墨子”实现的天地量子密钥分发有一个前提,那就是“墨子”一定要靠谱,因为密钥是“墨子”发的。如果“墨子”泄露了密钥,整个过程就不安全了。
他说,下一步,研究团队将进行基于量子纠缠的远程量子密钥分发实验。一旦成功,所有密码学者的梦想最终都将实现。他希望这项工作今年能完成。
中国科学家计划用“墨子”建立“量子星座”来探索宇宙和宇宙。第三个中国科学家将在纠缠的基础上进行远距离量子密钥分发(中国科学院供图)。
中国科学家的目标是在更长远的规划中建立全球量子通信网络。
量子卫星工程常务副总裁兼卫星总指挥官王建宇表示,单个低轨卫星不能直接覆盖全球。目前,“墨子”一次过境实验大约需要10分钟。如果卫星在一万公里的轨道上,发送钥匙的时间可以持续几个小时。如果卫星在3.6万公里的轨道上,地球的三分之一可以一直看到卫星,这些地方可以随时保密通信。因此,理论上有三颗高轨卫星可以覆盖世界。
 
“因此,‘墨子’只是一个起点。从实用的角度来看,需要构建一个由高、中、低轨道卫星组成的量子星座,建立一个覆盖全球的量子通信网络。”王建宇说。
中国科学家计划用“墨子”来构建“量子星座”,探索宇宙,探索宇宙。第四个“墨子”进行量子密钥分发(中科院供图)
然而,目前“墨子”的量子密钥传输只能在没有阳光干扰的夜晚进行。“我们需要克服全天量子通信技术,在衰减信道下获得更高的量子通信能力。这是我们下一步实现全球量子保密通信的必由之路。”量子卫星科学应用系统总设计师、卫星系统副总设计师彭承志说。
近日,潘建伟、彭承志等科学家在地面实验上取得突破,首次成功实现白天远距离(53公里)自由空间量子密钥分发。这一突破验证了日光条件下星与星之间量子密钥分发的可行性,为未来建立基于量子卫星的星与星之间量子通信网络扫清了一个关键的技术障碍。
 
2016年11月28日,中国科学家计划用“墨子”打造“量子星座”探索宇宙。2016年11月28日,在河北兴隆观测站,“墨子”量子科学实验卫星过境,科研人员正在做实验。(合成照片)新华社记者金立旺摄
潘建伟说:“这证明卫星组网突破地影区限制是可行的,下一步我们将围绕这一方向进一步开展相关工作。
他说:“我们希望通过大约10年的努力,最终建立一个完整的空地一体化广域量子通信网络体系,广泛应用于国防、政务、金融和能源领域,实现与经典通信网络的无缝连接,推动形成具有国际领先地位的战略性新兴产业和下一代国家信息安全生态系统。我也希望进一步探索广义相对论、量子引力等物理基本原理的检验。”
潘建伟说:“如果国家支持发射多颗量子通信卫星,有望在2030年左右建设全球广域量子通信网络。”
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