中國(guó)科學(xué)家提出構(gòu)建“量子通信全球組網(wǎng)”

中新社北京8月10日電(記者 張素) 僅用1年時(shí)間完成既定2年的科學(xué)目標(biāo)，中國(guó)“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星取得的成績(jī)讓科學(xué)家們備受鼓舞。他們提出新目標(biāo)：構(gòu)建量子通信全球組網(wǎng)。

量子是構(gòu)成物質(zhì)的最基本單元，具有不可克隆和不可分割的特性。換句話說，若以量子作為載體來傳遞密鑰，竊聽必然會(huì)被發(fā)現(xiàn)。2003年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉團(tuán)隊(duì)提出利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)星地間量子通信、構(gòu)建覆蓋全球量子保密通信網(wǎng)的方案。

2016年8月16日成功發(fā)射的“墨子號(hào)”是這項(xiàng)計(jì)劃的“第一步”。衛(wèi)星已相繼完成星地高速量子密鑰分發(fā)、量子糾纏分發(fā)和地星量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)三大科學(xué)目標(biāo)，成為量子通信通向?qū)嵱没摹瓣P(guān)鍵一步”。

潘建偉說，“墨子號(hào)”的星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)是由衛(wèi)星發(fā)射量子信號(hào)，再由地面接收。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在1200千米的通信距離上，衛(wèi)星平均每秒發(fā)送4000萬個(gè)信號(hào)光子，一次實(shí)驗(yàn)可生成300千比特(kbit)的密鑰。這項(xiàng)成果為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

“墨子號(hào)”的地星量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)則是由地面發(fā)射糾纏光子，再由衛(wèi)星接收。這項(xiàng)成果為未來開展空間尺度量子通信網(wǎng)絡(luò)研究等奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員王建宇說，實(shí)現(xiàn)量子通信全球組網(wǎng)所需的衛(wèi)星個(gè)數(shù)取決于用戶需求和衛(wèi)星軌道，“如果是在地球同步軌道，理論上有3顆衛(wèi)星就能覆蓋全球”。他認(rèn)為從實(shí)用角度來說必須要構(gòu)建由高、中、低軌道衛(wèi)星組成的量子星座，衛(wèi)星發(fā)送密鑰的時(shí)間也將從當(dāng)前“墨子號(hào)”每次過境開展實(shí)驗(yàn)的10分鐘延長(zhǎng)到數(shù)個(gè)小時(shí)。

“如果國(guó)家支持發(fā)射多顆量子通信衛(wèi)星，那么有希望到2030年左右，建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)?！迸私▊フf。

面向全球，中國(guó)科學(xué)家正在基于“墨子號(hào)”與國(guó)際同行開展合作。潘建偉說，下一步將與歐洲量子通信團(tuán)隊(duì)聯(lián)合進(jìn)行洲際量子密鑰分發(fā)，德國(guó)、意大利等國(guó)的地面站也正在為與“墨子號(hào)”對(duì)接做準(zhǔn)備。