中國科學(xué)家建造了第一個(gè)量子衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)

中國的量子衛(wèi)星取得了第一個(gè)成功的結(jié)果。在今天發(fā)表在“ 科學(xué)”雜志上的一篇論文中，中國科學(xué)院的研究人員宣布，這顆衛(wèi)星已成功地在三個(gè)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(shí)際量子通信和基本量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)的新途徑，這些實(shí)驗(yàn)是在地面以前無法進(jìn)入的距離上進(jìn)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(duì)的糾纏光子。然后光子傳輸?shù)街袊幕?，通過太空行進(jìn)2400公里。

理論上，糾纏光子可以在任何距離上保持連接，但實(shí)際上，在不破壞糾纏的情況下分配光子對(duì)通常很困難。如果可以保持糾纏，結(jié)果是一個(gè)實(shí)際上無法攔截的通信渠道。最簡單的應(yīng)用是密碼學(xué)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?yàn)樵诓桓淖児庾拥那闆r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(gè)這樣的網(wǎng)絡(luò)是由哈佛大學(xué)，波士頓大學(xué)和私人實(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)獨(dú)立的團(tuán)隊(duì)正在研究北京和上海之間長達(dá)2000公里的量子鏈路，它依靠光纖跨越比衛(wèi)星鏈路更遠(yuǎn)的距離。盡管如此，光纖的性質(zhì)嚴(yán)格限制了單個(gè)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(gè)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(xué)與新加坡國立大學(xué)之間的合作希望能夠在稱為Cubesats的廉價(jià)現(xiàn)成衛(wèi)星中產(chǎn)生同樣的糾纏。一個(gè)加拿大團(tuán)隊(duì)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。