我國太空量子通信技術(shù)獲突破

　　近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及同事彭承志、張強等組成的研究小組，在國際上首次成功實(shí)現了白天遠距離(53km)自由空間量子密鑰分發(fā)，通過(guò)地基實(shí)驗在信道損耗和噪聲水平方面有效驗證了未來(lái)構建基于量子星座的星地、星間量子通信網(wǎng)絡(luò )的可行性。國際權威學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》日前發(fā)表了該成果。

　　基于衛星平臺的量子通信是構建全球量子通信網(wǎng)絡(luò )最為可行的手段，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗衛星“墨子號”目前已經(jīng)在國際上成功實(shí)現了首次星地量子通信，為未來(lái)開(kāi)展大尺度量子網(wǎng)絡(luò )和量子通信實(shí)驗研究奠定了技術(shù)基礎。但由于陽(yáng)光噪聲的影響，“墨子號”衛星只能在夜晚工作，至少需三天才能完成全球范圍內地面站點(diǎn)的覆蓋。
 

　　為提高衛星量子通信實(shí)用化水平，可行的途徑是構建由多顆低軌道衛星或高軌道衛星組成的量子星座，建立覆蓋全球的實(shí)時(shí)量子通信網(wǎng)絡(luò )。構建量子星座需突破兩個(gè)技術(shù)難題：一是通信距離增加會(huì )導致鏈路損耗增大，二是衛星軌道升高會(huì )顯著(zhù)增大被太陽(yáng)光照射的概率。
 

　　為抑制白天陽(yáng)光背景噪聲，潘建偉團隊近期從三方面發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)，他們采用1550nm波段光子開(kāi)展實(shí)驗，優(yōu)化光學(xué)系統，將噪聲降低超過(guò)一個(gè)數量級，并發(fā)展頻率上轉換單光子探測技術(shù)、自由空間光束單模光纖耦合技術(shù)，降低噪聲約四個(gè)數量級。研究小組在相距53公里的兩點(diǎn)間完成了白天陽(yáng)光背景下的量子密鑰分發(fā)實(shí)驗，實(shí)驗結果驗證了太陽(yáng)光背景下開(kāi)展星地、星間量子密鑰分發(fā)的可行性，為下一步構建量子星座打下了堅實(shí)的技術(shù)基礎。
 

　　《自然·光子學(xué)》審稿人評價(jià)該成果“應對了白天自由空間量子密鑰分發(fā)的一個(gè)重要挑戰”， 稱(chēng)贊這是一項“卓越的成就”。

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