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“墨子号”量子科学实验卫星提前1年完成既定目标

2017-08-11 09:20:21   点击:次   来源:市场星报    我要分享
【摘要】

记者10日从中科大获悉,从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态,被墨子号量子科学实验卫星在国际上首次成功实现。至此,墨子号...

记者10日从中科大获悉,从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态,被“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次成功实现。至此,“墨子号”量子科学实验卫星用1年时间提前实现既定两年完成的全部三大科学目标。为我国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究奠定了坚实的科学与技术基础。

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队,联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台、南京天文仪器有限公司、国家空间科学中心等,在中国科学院空间科学战略性先导科技专项的支持下,利用“墨子号”量子科学实验卫星,在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态。两项成果于8月10日同时在线发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上。这是继先前在国际上率先实现千公里级星地双向量子纠缠分发和量子力学非定域性检验的研究成果发表在《科学》杂志[Science 356, 1140 (2017)]之后,我国科学家利用“墨子号”量子卫星实现的空间量子物理研究另外两项重大突破。至此,“墨子号”量子卫星提前并圆满实现全部三大既定科学目标。

据了解,星地高速量子密钥分发实验采用卫星发射量子信号、地面接收的方式,“墨子号”量子卫星过境时,与河北兴隆地面光学站建立光链路,通信距离为645公里至1200公里。卫星上量子诱骗态光源平均每秒发送4000万个信号光子,一次过轨对接实验可生成300千比特(kbit)的安全密钥,平均成码率可达1.1千比特/秒(kbps)。《自然》审稿人表示,星地量子密钥分发成果是“本领域的一个里程碑”。

地星量子隐形传态实验采用地面发射纠缠光子、天上接收的方式,“墨子号”量子卫星过境时,与海拔5100米的西藏阿里地面站建立光链路。地面光源每秒产生8000个量子隐形传态事例,地面向卫星发射纠缠光子,实验通信距离为500公里至1400公里,所有6个待传送态均以大于99.7%的置信度超越经典极限。

据潘建伟介绍,假设在同样长度的光纤中重复这一工作,需要3800亿年才能观测到1个事例。这一成果为未来开展空间尺度量子通信网络研究,以及空间量子物理学和量子引力实验检验等研究奠定了可靠的技术基础。《自然》审稿人表示,这些结果代表了远距离量子通信持续探索中的重大突破。记者 于彩丽

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责任编辑:杜宇
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