千公里级、无中继 远距离量子保密通信取得新突破

国内 2020-06-24 20:35108网络整理admin

新华社北京6月16日电(记者董瑞丰、徐海涛)记者从中国科学院获悉,一支联合科研团队近日利用“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,相关研究论文北京时间15日由国际知名学术期刊《自然》在线发表。

中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟介绍,这一实验成果将无中继量子保密通信的空间距离提高了一个数量级,并通过物理原理确保,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保密通信,取得了量子保密通信现实应用的重要突破。

该实验由潘建伟及其同事彭承志、印娟等组成的研究团队,联合牛津大学阿图尔·埃克特、中科院上海技术物理研究所王建宇团队、微小卫星创新研究院、光电技术研究所等相关团队一起完成。

理论上,经过量子加密的通信无法被秘密窃听。这依赖于一种叫量子密钥分发的技术,也就是生成并安全共享用来加密和解密信息的密钥。但从实验室走向广泛应用,还需解决远距离传输造成的损耗问题,以及现实条件下器件不完美的安全问题等。

通过增加中继节点可有效拓展量子保密通信的距离,但中继节点自身安全需得到人为保障。例如,在之前的星地量子密钥分发过程中,“墨子号”参与了密钥生成,掌握密钥信息,如果卫星被他方控制,就存在信息泄露的风险。

此次,“墨子号”实现了将一对纠缠的光子发送至地面相距1120公里的新疆乌鲁木齐南山站和青海德令哈站。利用获得的量子纠缠态,两个站点可以直接产生密钥,不需要卫星的中转。“墨子号”本身不参与密钥生成,不掌握密钥信息。

对研究论文进行审核的《自然》匿名审稿人表示,该实验结果是向构建全球化量子密钥分发网络甚至量子互联网迈出的重要一步。

“墨子号”量子科学实验卫星是中科院空间科学战略性先导科技专项之一。迄今,“墨子号”研究团队已在《自然》和《科学》期刊发表了5篇研究论文,在量子保密通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验等领域走在国际前沿。

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