32年前，人類歷史上首次量子通信在實(shí)驗(yàn)室誕生，傳輸了32厘米。而今，中國人將這個(gè)距離擴(kuò)展了1400多萬倍，實(shí)現(xiàn)了從地面到太空的多用戶通信。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)7日宣布，中國科研團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了跨越4600公里的星地量子密鑰分發(fā)，標(biāo)志著我國已構(gòu)建出天地一體化廣域量子通信網(wǎng)雛形。該成果已在英國《自然》雜志上刊發(fā)。
量子通信是量子科技三大方向之一，經(jīng)過20多年努力，中國在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從跟跑到領(lǐng)跑的重大轉(zhuǎn)變。2016年，中國成功發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”;2017年，建成世界首條量子保密通信干線“京滬干線”。
“墨子號”牽手“京滬干線”，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陳宇翱、彭承志等與中科院上海技術(shù)物理研究所王建宇研究組、濟(jì)南量子技術(shù)研究院及中國有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司合作，構(gòu)建了全球首個(gè)星地量子通信網(wǎng)。經(jīng)過兩年多穩(wěn)定性、安全性測試，實(shí)現(xiàn)了跨越4600公里的多用戶量子密鑰分發(fā)。
“要實(shí)現(xiàn)廣域量子通信，存在光子損耗、退相干等一系列技術(shù)難題，比如光子數(shù)在光纖里每傳輸約15公里就會(huì)損失一半，200公里后只剩萬分之一。”潘建偉說，科研團(tuán)隊(duì)在光學(xué)系統(tǒng)等方面發(fā)展了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，化解了這些難題。
潘建偉介紹，《自然》雜志審稿人評價(jià)稱，這是地球上最大、最先進(jìn)的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，是量子通信“巨大的工程性成就”。
據(jù)了解，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋我國四省三市32個(gè)節(jié)點(diǎn)，包括北京、濟(jì)南、合肥和上海4個(gè)量子城域網(wǎng)，通過兩個(gè)衛(wèi)星地面站與“墨子號”相連，總距離4600公里，目前已接入金融、電力、政務(wù)等行業(yè)的150多家用戶。
基于“不可分割”“不可克隆”等量子特性，量子通信被稱為“原理上無條件安全”的通信方式，在多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。星地量子通信網(wǎng)的建成，為未來實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的“量子網(wǎng)”奠定科技基礎(chǔ)，也為相對論、引力波等科學(xué)研究提供了前所未有的“天地實(shí)驗(yàn)室”。
作者：徐海濤 劉方強(qiáng)
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