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潘建伟团队量子通信获新突破

来源:未知 时间:2021-04-07 11:00 浏览量:
潘建伟团队量子通信获新突破



在量子加密领域,中国又一次一骑绝尘,在过去的基础上,中科院潘建伟团队又给我们带来了哪些惊人的新成果?
 
6月15日,世界顶尖学术期刊英国《自然》杂志在线发表了一篇重量级论文《基于纠缠的千公里级安全量子加密》,潘建伟团队联合牛津大学教授Artur Ekert,中科院院士、中科院上海技术物理研究所研究员王建宇团队,中科院微小卫星创新研究院,中科院光电技术研究所等相关团队,利用“墨子号”量子科学实验卫星,在国际上首次实现了基于纠缠的千公里级量子密钥分发。
 
这项研究成果的厉害之处在于,直接将地面无中继保密通信的空间距离提高了一个数量级,同时通过物理学原理,确保了即便卫星遭遇劫持,依然能实现安全的进行量子通信,简直堪称奇迹。
 
《自然》杂志的报道
 
量子加密领域是目前全世界最顶尖的科学高地之一,因为有广阔的应用前景备受国际期待。由于量子密钥是利用量子态进行加密的,任何形式的窃听行为都会造成量子态改变,因此“量子通信提供了一种原理上无条件安全的通信方式”潘建伟说。
 
也就是说理论上只要使用了量子加密技术,诸如计算机、银行、保险等非常注重安全和隐私的领域几乎不存被“盗窃”的可能,能无限接近“绝对安全”。不过,要真正将实验室搬到生活中,还存在两大难题:安全性和远距离传输。
 
为了实现远距离传输,安全性就很难兼顾。在此前的研究中,现场点对点光纤量子密钥分发的安全距离大约在百公里范围内,实验室条件下最多也只能达到500公里。要真正实现千公里级的量子密钥分发,就必须借助量子中继器。
 
“墨子号”卫星量子传输过程模拟
 
比如,中国首条量子保密通信干线“京沪干线”,就使用了32个中继节点接力转发,实现了连接北京、上海,贯穿济南和合肥全长2000公里的量子通信骨干网络。而利用“墨子号”卫星作为中继,我国科学家已经实现了高达7600公里的远距离传输。
 
不过,利用“中继器”的同时,也会打破量子通信“绝对安全”的壁垒,因为任何中继器,甚至包括远在天空中的“墨子号”都是有可能被劫持的,一旦中继器被利用,后果将不堪设想。
 
这次潘建伟团队及其合作伙伴们的贡献就在于成功打破两难困境,实现了长达1120公里的无中继纠缠量子密钥分发。
 
量子传输过程模拟
 
研究人员们突破固定思维,不再将“墨子号”作为中继器使用,而是让它作为纠缠源头,只负责分发纠缠,不需要掌握任何密钥信息,这样就算是卫星被劫持了也不用担心有任何资料会被泄露,而且还同时将无中继传输距离拉升了十倍,达到了千公里级别。
 
随着国家的强大,未来我们必将看到越来越多由中国人自己主导的顶尖科研成果走向世界。
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