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從32釐米到4600公里!中國構建全球首個星地量子通信網
新華網 徐海濤、劉方強 2021-01-07 09:10

  32年前,人類歷史上首次量子通信在實驗室誕生,傳輸了32釐米。而今,中國人將這個距離擴展了1400多萬倍,實現了從地面到太空的多用户通信。中國科學技術大學7日宣佈,中國科研團隊成功實現了跨越4600公里的星地量子密鑰分發,標誌着我國已構建出天地一體化廣域量子通信網雛形。該成果已在英國《自然》雜誌上刊發。

  量子通信是量子科技三大方向之一,經過20多年努力,中國在該領域實現了從跟跑到領跑的重大轉變。2016年,中國成功發射全球首顆量子科學實驗衞星“墨子號”;2017年,建成世界首條量子保密通信幹線“京滬幹線”。

  “墨子號”牽手“京滬幹線”,中國科學技術大學潘建偉、陳宇翱、彭承志等與中科院上海技術物理研究所王建宇研究組、濟南量子技術研究院及中國有線電視網絡有限公司合作,構建了全球首個星地量子通信網。經過兩年多穩定性、安全性測試,實現了跨越4600公里的多用户量子密鑰分發。

  “要實現廣域量子通信,存在光子損耗、退相干等一系列技術難題,比如光子數在光纖裏每傳輸約15公里就會損失一半,200公里後只剩萬分之一。”潘建偉説,科研團隊在光學系統等方面發展了多項先進技術,化解了這些難題。

  潘建偉介紹,《自然》雜誌審稿人評價稱,這是地球上最大、最先進的量子密鑰分發網絡,是量子通信“巨大的工程性成就”。

  據瞭解,整個網絡覆蓋我國四省三市32個節點,包括北京、濟南、合肥和上海4個量子城域網,通過兩個衞星地面站與“墨子號”相連,總距離4600公里,目前已接入金融、電力、政務等行業的150多家用户。

  基於“不可分割”“不可克隆”等量子特性,量子通信被稱為“原理上無條件安全”的通信方式,在多領域具有應用前景。星地量子通信網的建成,為未來實現覆蓋全球的“量子網”奠定科技基礎,也為相對論、引力波等科學研究,提供了前所未有的“天地實驗室”。

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