中國科學家建造了第一個量子衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)

中國的量子衛(wèi)星取得了第一個成功的結(jié)果。在今天發(fā)表在“ 科學”雜志上的一篇論文中，中國科學院的研究人員宣布，這顆衛(wèi)星已成功地在三個不同的地面基站之間分布糾纏光子，在地面上相隔1200公里。結(jié)果是所展示的最長的糾纏，以及跨越地球和太空之間的第一次糾纏。研究人員表示，該系統(tǒng)“開辟了實際量子通信和基本量子光學實驗的新途徑，這些實驗是在地面以前無法進入的距離上進行的。”

該衛(wèi)星于8月發(fā)射，它使用晶體在軌道上產(chǎn)生成對的糾纏光子。然后光子傳輸?shù)街袊幕荆ㄟ^太空行進2400公里。

理論上，糾纏光子可以在任何距離上保持連接，但實際上，在不破壞糾纏的情況下分配光子對通常很困難。如果可以保持糾纏，結(jié)果是一個實際上無法攔截的通信渠道。最簡單的應(yīng)用是密碼學家稱之為量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，使用網(wǎng)絡(luò)安全地分發(fā)長而復(fù)雜的加密密鑰。任何試圖攔截這些鍵的人都很容易被發(fā)現(xiàn)，因為在不改變光子的情況下觀察光子是不可能的。

量子網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在地面光纖網(wǎng)絡(luò)中顯示出前景，其中專用路由設(shè)備可以執(zhí)行與傳統(tǒng)光纖電纜相同的技巧。第一個這樣的網(wǎng)絡(luò)是由哈佛大學，波士頓大學和私人實驗室于2003年建立的DARPA資助的網(wǎng)絡(luò)。在此后的幾年里，許多公司都試圖建立更加雄心勃勃的聯(lián)系。瑞士公司ID Quantique已經(jīng)制定了一個量子網(wǎng)絡(luò)，可以連接許多北美最大的數(shù)據(jù)中心; 在中國，一個獨立的團隊正在研究北京和上海之間長達2000公里的量子鏈路，它依靠光纖跨越比衛(wèi)星鏈路更遠的距離。盡管如此，光纖的性質(zhì)嚴格限制了單個光子可以傳播的距離。

根據(jù)ID Quantique的說法，可靠的衛(wèi)星鏈路可以將現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)連接成一個跨越全球的量子網(wǎng)絡(luò)。“這證明了太空量子通信的可行性，”ID Quantique首席執(zhí)行官Gregoire Ribordy告訴The Verge。“我們的愿景是，您可以通過光纖獲得區(qū)域量子密鑰分配網(wǎng)絡(luò)，它可以通過衛(wèi)星鏈路相互連接。”

中國并不是唯一致力于將量子網(wǎng)絡(luò)帶入太空的國家。英國斯特拉斯克萊德大學與新加坡國立大學之間的合作希望能夠在稱為Cubesats的廉價現(xiàn)成衛(wèi)星中產(chǎn)生同樣的糾纏。一個加拿大團隊也在開發(fā)一種在將它們送入太空之前在地面上產(chǎn)生糾纏光子的方法。