記者從中國(guó)科學(xué)院獲悉，一支聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)近日利用“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)基于糾纏的量子密鑰分發(fā)，相關(guān)研究論文北京時(shí)間15日由國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。
中科院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉介紹，這一實(shí)驗(yàn)成果將無(wú)中繼量子保密通信的空間距離提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，并通過(guò)物理原理確保，即使在衛(wèi)星被他方控制的極端情況下依然能實(shí)現(xiàn)安全的量子保密通信，取得了量子保密通信現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的重要突破。
該實(shí)驗(yàn)由潘建偉及其同事彭承志、印娟等組成的研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合牛津大學(xué)阿圖爾·?？颂?、中科院上海技術(shù)物理研究所王建宇團(tuán)隊(duì)、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、光電技術(shù)研究所等相關(guān)團(tuán)隊(duì)一起完成。
理論上，經(jīng)過(guò)量子加密的通信無(wú)法被秘密竊聽(tīng)。這依賴(lài)于一種叫量子密鑰分發(fā)的技術(shù)，也就是生成并安全共享用來(lái)加密和解密信息的密鑰。但從實(shí)驗(yàn)室走向廣泛應(yīng)用，還需解決遠(yuǎn)距離傳輸造成的損耗問(wèn)題，以及現(xiàn)實(shí)條件下器件不完美的安全問(wèn)題等。
通過(guò)增加中繼節(jié)點(diǎn)可有效拓展量子保密通信的距離，但中繼節(jié)點(diǎn)自身安全需得到人為保障。例如，在之前的星地量子密鑰分發(fā)過(guò)程中，“墨子號(hào)”參與了密鑰生成，掌握密鑰信息，如果衛(wèi)星被他方控制，就存在信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。
此次，“墨子號(hào)”實(shí)現(xiàn)了將一對(duì)糾纏的光子發(fā)送至地面相距1120公里的新疆烏魯木齊南山站和青海德令哈站。利用獲得的量子糾纏態(tài)，兩個(gè)站點(diǎn)可以直接產(chǎn)生密鑰，不需要衛(wèi)星的中轉(zhuǎn)。“墨子號(hào)”本身不參與密鑰生成，不掌握密鑰信息。
對(duì)研究論文進(jìn)行審核的《自然》匿名審稿人表示，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果是向構(gòu)建全球化量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)甚至量子互聯(lián)網(wǎng)邁出的重要一步。
“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星是中科院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)之一。迄今，“墨子號(hào)”研究團(tuán)隊(duì)已在《自然》和《科學(xué)》期刊發(fā)表了5篇研究論文，在量子保密通信技術(shù)發(fā)展和空間尺度量子物理基本問(wèn)題檢驗(yàn)等領(lǐng)域走在國(guó)際前沿。
