横跨4600公里 中国构建全球首个星地量子通信网

32年前,人类历史上首次量子通信在实验室诞生,传输了32厘米。而今,中国人将这个距离扩展了1400多万倍,实现了从地面到太空的多用户通信。中国科学技术大学7日宣布,中国科研团队成功实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发,标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网雏形。该成果已在英国《自然》杂志上刊发。

横跨4600公里 中国构建全球首个星地量子通信网

量子通信是量子科技三大方向之一,经过20多年努力,中国在该领域实现了从跟跑到领跑的重大转变。2016年,中国成功发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”;2017年,建成世界首条量子保密通信干线“京沪干线”。

“墨子号”牵手“京沪干线”,中国科学技术大学潘建伟、陈宇翱、彭承志等与中科院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作,构建了全球首个星地量子通信网。经过两年多稳定性、安全性测试,实现了跨越4600公里的多用户量子密钥分发。

“要实现广域量子通信,存在光子损耗、退相干等一系列技术难题,比如光子数在光纤里每传输约15公里就会损失一半,200公里后只剩万分之一。”潘建伟说,科研团队在光学系统等方面发展了多项先进技术,化解了这些难题。

潘建伟介绍,《自然》杂志审稿人评价称,这是地球上最大、最先进的量子密钥分发网络,是量子通信“巨大的工程性成就”。

横跨4600公里 中国构建全球首个星地量子通信网

据了解,整个网络覆盖我国四省三市32个节点,包括北京、济南、合肥和上海4个量子城域网,通过两个卫星地面站与“墨子号”相连,总距离4600公里,目前已接入金融、电力、政务等行业的150多家用户。

基于“不可分割”“不可克隆”等量子特性,量子通信被称为“原理上无条件安全”的通信方式,在多领域具有应用前景。星地量子通信网的建成,为未来实现覆盖全球的“量子网”奠定科技基础,也为相对论、引力波等科学研究,提供了前所未有的“天地实验室”。 [新华网]

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