科技实验室|“墨子号”是最大功臣，首次实现千里级通信，量子通信成为现实( 二 )
目前国际上已经能够实现500公里左右的量子密钥分发 ， 但无法实现再远的距离 ， 原因就在于信号损耗实在是太大了 。 针对这个问题 ， 有科学家提出了利用中继点来作为密钥分发的“接力点” 。 密钥从发送方出发后传输了500公里后就没有能量继续往前传输 ， 如果这时候在500公里处设置一个中继点 ， 让密钥恢复“体力” ， 这样它就有能量继续跑下去了 。
文章图片
我国的“墨子号”便是基于这个想法充当中继点 ， 让我国的科学家实现了长达7600公里的洲际通信 。 然而这种方式仍然存在安全漏洞 ， 如果有人入侵了中继点 ， 或者中继点是他国制造的 ， 那么信息有可能会泄露 。 在2017年我国实现了首次跨越千里的量子纠缠分发后 ， 科学家潘建伟想到了这样一个方法 。
是否能利用量子纠缠原理来分发量子密钥呢？
潘建伟想到的方法是利用量子纠缠原理来进行量子密钥分发 ， 其中“墨子号”扮演的角色不再是中继点 ， 而是量子纠缠的发源点 。 首先来解释一下什么是量子纠缠 ， 这个概念指的是两个粒子在相互作用之后各自的特征变成了综合特征 ， 因此科学家在描述它们的时候无法再以其原来的独立特征来描述 ， 而要以共同作用后的综合特征来描述 。
文章图片
应用到量子密钥的分发中 ， 就是不管接收方与发送方的距离有多远 ， 双方量子密钥拥有综合特征 ， 只要一方通过测量获得该密钥的特征 ， 那么另一方密钥的特征也就确定了下来 。 就算加持密钥安全性是由不可靠的第三方提供 ， 只要收发双方能够测量出密钥的特征 ， 就能够读取其中的密钥信息 。
科研人员如何实现他们的想法？
在明确研究思路后 ， 该团队开始向基于量子纠缠的量子密钥分发这块未知领域进发 。 前期技术人员在“墨子号”前期实验经验的基础上对实验设备进行升级 ， 同时改善了实验方法 ， 使得无论是单边接收还是双边接收 ， 效率都至少提高到原来的两倍 。
文章图片
前期工作做好之后 ， 研究团队在技术支撑下在乌鲁木齐的南山站和青海的德令哈站建立起了一条超过1120公里的光链路 ， 该光链路便是建立量子纠缠的通道 。 在这一次实验中 ， 研究人员成功地以每秒钟0.12比特的速度产生密钥 。
最终 ， 他们树立了量子通信领域的里程碑
潘建伟团队及其他团队共同努力实现的基于量子纠缠的量子密钥分发并不依靠中继通信 ， 而是将中继通信转化为了量子纠缠源 ， 从而解决了量子密钥分发过程中的安全问题 。 按照《自然》期刊审稿人的说法 ， 该研究发现树立了量子通信领域的里程碑 ， 不仅创造了人类文明的历史 ， 还可能是开启量子通信下一阶段的大门 。
量子通信下一步将如何发展
该研究证实了基于量子纠缠的量子密钥分发是可行的 ， 也证明了量子通信领域的难题是可以攻克的 ， 因此笔者认为该技术将会是中国未来量子通信发展的主要方向 。 目前实验室里的密钥成码率还仅仅是每秒钟0.2比特 ， 未来还有希望将速度提升到每秒钟十几比特甚至是几十比特 ， 那个时候量子通信的安全性将会极大提高 。
文章图片
尽管中国在不少科学技术领域尚未达到世界领先的水平 ， 但在量子通信方面我们已经做到了这一点 ， 这也是令国人引以为傲的 。 当然量子通信的发展无法一蹴而就 ， 需要科学家们、科研工作者一朝一夕的默默奉献 ， 更需要一个强大的祖国在背后做支撑 。
推荐阅读
- 无趣科技谈|X2凭实力拿下冠军，京东手机周销量榜单出炉，Find
- 毛毛科技说|三星S20+出现“小米价”，总算等到了，三星扛不住了
- 简简科技|余承东称鸿蒙体验已达安卓7成多，鸿蒙手机新进展
- ITheat热点科技|2020 | 坚持创新 舒尔带来MXA710音频解决方案，SSOT
- 空心|招聘丨山西千沐云物联科技有限公司
- LeoGo科技|科沃斯除菌地宝N8和米家扫拖机器人横评——两款解放双手的精品
- 小绿叶子科技|半年跌1000元，适合捡漏，iPhoneSE2扛不住了
- 电科技|“吃鸡”手游老是瞄不准？不妨选这款游戏外设配件
- 科技日日说|realme真我X7全方位评测：不一样的颜值，不一样的体验！，原创
- 硅谷聊科技|就不愿再用华为、小米了？，答案确认了！为啥很多人用了iPhone后