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全球第一!中国量子卫星实现千公里密钥分发,
发布时间:2020-07-03    信息来源:互联网 

6月15日,中国科学院院士潘建伟研究团队传出了令人振奋的好消息,通过“墨子号”量子实验卫星首次在国际上完成了千公里级基于纠缠的量子密钥分发,这意味着量子卫星通信实用化走出了最重要的一步。

随着通信技术的不断发展,在给人类带来极大方便的同时也存在着重大安全隐患,特别是在涉及军事、政务、金融、经济等领域的保密通信至关重要。现代密码学的加密主要利用数学算法的复杂度来增加破译困难度,但是在超级计算机出现之后任何复杂的“钥匙”都可能被破译。直到中国量子卫星“墨子号”的发射升空让量子通信成为了可能,由于量子加密可以利用物理规则来保持信息的唯一性,这种技术从本质上是在瞬时完成的,完全不可能被破解。因此,中国量子卫星通信技术的发展就成为了国家实现绝对保密通信的关键。

量子通信的优点有目共睹,但是目前仍然存在着安全性和远距离传输两大难题。在此之前,国际学术界通过30多年的努力能够实现的点对点光纤量子密钥分发也就是百公里级。中国在京沪干线为了实现城际光纤量子通信,共建了32个中断节点,这些中断节点都需要人来保障,实际上仍然存在安全隐患。此次能通过“墨子号”卫星实现上千公里基于纠缠的密钥分发等于一次性解决了这两个痛点。

据潘建伟介绍,该研究团队利用“墨子号”作为量子纠缠源,通过对地面设施的升级达到了双边四倍接收效率的提升,首次完成通过“墨子号”卫星让新疆南山站与青海德令哈站的两个地面建立了光链路,两地距离为1120公里。不过,这次产生的量子密钥速度每秒只有2对,仍然难以达到实用化需要。这次试验等于实现了从0到1的飞跃,该团队正研制的卫星每秒能产生10亿个纠缠的光子,最终密钥成码率每秒能增加到几十比特,对于一些绝密或高密级信息传输已经足够用了。

据悉,这一成果更厉害的一点是基于纠缠的概念,一个光子纠缠后往两个地方分发,只要一任何一个光子被看到纠缠也会消失,安全级别也能达到了极致。潘建伟称,就算卫星不是自己国家建造的,也不是自己信任的人制造的,密钥分发之后只要能满足一定的纠缠关系也是安全的,这为未来量子通信卫星的国际化应用创造了条件 。

据报道,基于这项研制成果,中国高效的链路收集技术也获得了突破,量子卫星能从几百公斤降到几十公斤,地面接收设备甚至能降到100公斤左右。卫星小型化可以大大降低发射成本,地面设备小型化也可以方便商业化应用。中国已经在规划建设量子卫星网络,未来覆盖全球的卫星网络能够实现每秒产生10亿对纠缠的光子,将达到实化用的目的。

总之,量子通信卫星的实用化将开启中国绝对保密通信的里程碑,可以彻底杜绝间谍窃听及破解,同样是保障国家战略安全的重要技术突破,值得我们骄傲。

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