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“墨子号”首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发

2020-06-17 16:05:29 大公报作者:赵臣
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分享 中国科学手艺大学潘建伟教授及其同事彭承志、印娟等组成的研究团队,团结牛津大学Artur Ekert、中科院上海手艺物理研究所王建宇等团队,行使“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发,堵塞了已往量子卫星作为中继节点时的平安漏洞。该实验通过物理原理,确保了纵然在卫星被他方控制的极端情况下依然能实现平安的量子通讯,取得了量子通讯现实应用的主要突破,犹如给千公里级平安量子加密通讯装上“金钟罩”。 据介绍,量子通讯提供了一种原理上无条件平安的通讯方式,但要从实验室走向广泛应用,需要解决现实条件下的平安性和远距离传输两大挑战。在现有手艺水平下,使用可信中继可以有用拓展量子通讯的距离。然而,中继节点的平安仍需获得人为保障,若是卫星被他方控制,就存在信息泄露风险。自“墨子号”在2017年首次实现基于中继的千公里级量子纠缠分发后,实现无中继远距离量子密钥分发就成为国际学术界热切期盼的目的。   潘建伟及其团队团结中外相关团队,实现了地面望远镜相关吸收效率的提升。“墨子号”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确立光链路,以每秒2对的速率在地面跨越1120公里的两个站之间确立量子纠缠,进而在有限码长下以每秒0.12比特的最终码速率发生密钥。在实验中,通过对地面吸收光路和单光子探测器等方面举行精心设计和防护,保证了公正采样和对所有已知侧信道的免疫,所天生的密钥不依赖可信中继,并确保了现实平安性。   “从理论上讲,量子通讯线路上是平安的,可是,这些中继节点的平安性,还需要获得人为的保障。”潘建伟举例说,如果人们使用量子卫星来作为中继节点,卫星就掌握着用户分发的所有密钥,一旦卫星被他方控制,仍然会有信息泄露的风险。   “我们想实验一下,若是把‘墨子号’作为纠缠源,而不是中继点,去发生平安的密钥,那么就有完全解决量子通讯源端的不完善带来的平安问题。”潘建伟示意。   “边走边下蛋”走向应用   6月15日,潘建伟等研究团队在国际着名学术期刊《自然》杂志上在线揭晓了题为“基于纠缠的千公里级平安量子加密(Entanglement-based secure quantum cryptography over 1,120 kilometres)”的研究论文。   《自然》杂志审稿人赞美该事情“展示了一项开创性实验的效果”,“这是朝向构建全球化量子密钥分发网络甚至量子互联网的主要一步”,“不依赖可信中继的长距离纠缠量子密钥分发协议实验的实现是一个里程碑”。   “最初设计‘墨子号’的时刻,我们也没敢想能做这个实验。现在这个功效也只是原理性的科学实验,暂时还没有实用价值。”虽然潘建伟形容自己的事情是“边走边下蛋”,但实际上,他已经在构想下一步事情了。 责任编辑:陈梦瑶,

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