墨子号的量子通讯有几千公里的距离，能否用电磁波作载波？

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• suejasmine

  近日，“墨子号”再次取得新的突破。潘建伟团队及合作者利用“墨子号”在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发。这项实验成果不仅将以往地面无中继量子保密通信的空间距离提高了一个数量级，并且通过物理原理确保了即使在卫星被他方控制的极端情况下依然能实现安全的量子通信。成果于北京时间6月15日晚上11点在线发表于国际著名学术期刊《自然》杂志。

  量子通信了一种原理上无条件安全的通信方式，但要从实验室走向广泛应用，需要解决两大挑战，分别是现实条件下的安全性问题和远距离传输问题。中科院院士、中国科学技术教授潘建伟介绍，目前现实条件下，地面现场点对点的安全传输距离只能做到100公里。潘建伟说：“全世界科学家经过长期的努力，到今年最好的结果，也是由中国科学院我们团队创造了一个世界纪录，在实验室里面点对点用光纤可以做到500公里。但是在现场，比如真的从合肥连到上海，走物理距离的时候又有一些其他的扰动。到目前为止，全球在地面的两个点现场距离只能做到100公里。”

  在现有技术水平下，使用可信中继可以有效拓展量子通信的距离，比如世界首条量子保密通信京沪干线通过32个中继节点，贯通了全长2000公里的城际光纤量子通信网络。潘建伟表示，利用“墨子号”作为中继，在自由空间信道进一步拓展到了7600公里的洲际距离。潘建伟说：“利用‘墨子号’我们在2018年完成了北京到乌鲁木齐、北京到维也纳的洲际量子保密通信。那时我们只有一个可信中继就是用卫星，先让卫星和北京产生密钥，让卫星和乌鲁木齐产生密钥，让卫星和维也纳产生密钥，但是这个密钥因为是维也纳跟卫星的、乌鲁木齐跟卫星的、北京跟卫星的，只要卫星在我们的控制中，没有人去窃听，通信就是安全的。”

  然而，尽管可信中继将传统通信方式中整条线路的安全风险在有限个中继节点范围，中继节点的安全仍然需要得到人为保障。例如，在星地量子密钥分发过程中，量子卫星作为可信中继，掌握着用户分发的全部密钥，如果卫星被他方控制，就存在信息泄漏的风险。潘建伟表示，实现远距离安全量子通信的最佳解决方案是结合量子中继和基于纠缠的量子密钥分发。潘建伟说：“在这个过程当中，你只要在张三、李四这两个地方产生纠缠，那么中间所谓量子中继都只负责纠缠的分发，它是不会掌握有密钥的信息的。在这种情况下，即使中间的这些站点都是被不可信的设备作的话，只要最后张三和李四能够确认有纠缠的存在，那么就能够产生安全的密钥。对于量子密界来说，能够实现基于纠缠的密钥是最终追求的目标。”

  基于“墨子号”量子卫星的前期实验工作和技术积累，研究团队通过对地面望远镜主光学和后光路进行升级，实现了单边双倍、双边四倍接收效率的提升。“墨子号”量子卫星过境时，同时与新疆乌鲁木齐南山站和青海德令哈站两个地面站建立光链路，以每秒2对的速度在地面超过1120公里的两个站之间建立量子纠缠，进而在有限长下以每秒0.12比特的最终速率产生密钥。

  浏览 180赞 139时间 2024-03-23
• 赵大宝宝

  量子通讯是不能用电磁波作为载波的，因为距离过长，电磁波在中途会有损耗，造成信息丢失

  浏览 426赞 144时间 2022-10-31
• 兰生幽荣

  我觉得应该是不能的，因为现在人们的技术并没有这么发达。

  浏览 396赞 70时间 2021-10-07