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意大利科学家成功演示验证2万千米距离上的单光子交换
2019-02-24
[据satnews网站2019年1月8日报道]意大利研究人员演示了单个光子在2万千米距离上的传输,验证了卫星量子通信在全球范围内的可行性。
量子通信技术使用单个光子,提供了在卫星之间以及卫星与地面接收器之间实现安全、稳健通信的方法。称为量子密钥分发(QKD)的成熟技术可用于加密全球卫星导航系统和其他信号。
量子技术涉及单个光子的交换,已经在低地球轨道卫星上得到了验证。2016年,Villoresi及其同事实现了7000千米的传输距离。2017年,中国和奥地利的物理学家使用卫星在北京和维也纳之间实现了7400千米的量子密钥分发。
GNSS卫星和其他轨道高度为1.9~3.6万千米的卫星相对于地球表面的移动速度比低地球轨道卫星更慢,可以与各个地面站进行更长时间的通信,因此更适合于创建量子通信网络。然而,在如此遥远的距离上交换单个光子仍然是一个挑战。
研究团队使用安装在格洛纳斯卫星上的后向反射器阵列进行了演示。研究人员从意大利航天局的马泰拉激光测距天文台向两颗格洛纳斯卫星发射了一系列激光脉冲,然后将光反射回天文台,通过单光子探测器收集光子。
通过估算通信信道中的损失,研究人员确认现有技术可以部署在卫星上以生成携带密钥的单光子。在未来的研究中,他们将开发有源的“量子密钥分发光子源”,安装在GNSS卫星上。(中国航天系统科学与工程研究院 李薇濛)


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