記者從中國科學(xué)院獲悉，一支聯(lián)合科研團隊近日利用“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星在國際上首次實現(xiàn)千公里級基于糾纏的量子密鑰分發(fā)，相關(guān)研究論文北京時間15日由國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。
中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉介紹，這一實驗成果將無中繼量子保密通信的空間距離提高了一個數(shù)量級，并通過物理原理確保，即使在衛(wèi)星被他方控制的極端情況下依然能實現(xiàn)安全的量子保密通信，取得了量子保密通信現(xiàn)實應(yīng)用的重要突破。
該實驗由潘建偉及其同事彭承志、印娟等組成的研究團隊，聯(lián)合牛津大學(xué)阿圖爾·?？颂亍⒅锌圃荷虾＜夹g(shù)物理研究所王建宇團隊、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、光電技術(shù)研究所等相關(guān)團隊一起完成。
理論上，經(jīng)過量子加密的通信無法被秘密竊聽。這依賴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加密和解密信息的密鑰。但從實驗室走向廣泛應(yīng)用，還需解決遠距離傳輸造成的損耗問題，以及現(xiàn)實條件下器件不完美的安全問題等。
通過增加中繼節(jié)點可有效拓展量子保密通信的距離，但中繼節(jié)點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)過程中，“墨子號”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。
此次，“墨子號”實現(xiàn)了將一對糾纏的光子發(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)，兩個站點可以直接產(chǎn)生密鑰，不需要衛(wèi)星的中轉(zhuǎn)。“墨子號”本身不參與密鑰生成，不掌握密鑰信息。
對研究論文進行審核的《自然》匿名審稿人表示，該實驗結(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”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星是中科院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項之一。迄今，“墨子號”研究團隊已在《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題檢驗等領(lǐng)域走在國際前沿。
