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环球ug客户端:“墨子号”实现基于纠缠的无中继千公里量子密钥分发

3个月前49℃

量子密码现在被以为是不能破译的密码。然则若是分发密码的卫星被别人控制了怎么办?这个平安漏洞或将被堵上。中国科学院15日宣布,“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发。该实验功效不仅将以往地面无中继量子密钥分发的空间距离提高了一个数量级,而且通过物理原理确保了纵然在卫星被他方控制的极端情况下依然能实现平安的量子密钥分发。国际学术期刊《自然》于北京时间6月15日23时在线揭晓了这一功效。

该功效是中国科学手艺大学教授潘建伟及其同事彭承志、印娟等组成的研究团队,团结牛津大学埃科特教授、中科院上海手艺物理研究所王建宇团队、中科院细小卫星创新研究院、中科院光电手艺研究所等相关团队共同完成的。

潘建伟先容,基于纠缠的量子密钥分发的原理是,无论处于纠缠状态的粒子之间相隔多远,只要测量了其中一个粒子的状态,另一个粒子的状态也会响应确定,这一特征可以用来在遥远两地的用户间发生密钥。

此次试验中,科学家们在“墨子号”量子卫星过境时,同时与新疆乌鲁木齐南山站和青海德令哈站两个地面站确立光链路,以每秒2对的速率在地面跨越1120公里的两个站之间确立量子纠缠,进而在有限码长下以每秒0.12比特的最终码速率发生密钥。

潘建伟团队之前已经在量子保密通讯京沪干线上,实现了距离2000公里的量子密钥分发,“墨子号”也完成了7600公里的洲际量子密钥分发。为什么这次实验的1120公里还这么主要?

潘建伟注释,之前长距离的量子密钥分发都要借助一种装备——中继节点,京沪干线需要32个中继节点“接力”转发,洲际量子密钥分发也需要以“墨子号”作为中继节点。“在陆地上,点对点的光纤量子密钥分发,我们在实验室条件下取得的最好的成就是500公里,在现实应用中也许百公里左右就需要确立一个中继节点。”潘建伟说:“这其中面临的平安问题,就是中继节点必须获得人为保障。例如,若是‘墨子号’被别人控制了,那么就存在密钥泄露的风险。”

这次实验,让科学家们看到了解决这个问题的可能——在实验中,卫星作为纠缠源,只卖力分发纠缠,自己并不掌握密钥的任何信息,所天生的密钥不依赖可信中继,进一步提升了量子保密通讯的现实平安性。潘建伟说:“哪怕卫星被别人控制了,密码也是平安的。”《自然》杂志审稿人赞美该事情“展示了一项开创性实验的效果”,“我简直以为不依赖可信中继的长距离纠缠量子密钥分发协议的实验实现是一个里程碑”。

而基于该研究功效生长起来的高效星地链路网络手艺,可以将量子卫星载荷重量由现有的几百公斤降低到几十公斤以下,将地面吸收系统的重量由现有的10余吨大幅降低到100公斤左右,实现吸收系统的小型化、可搬运,为未来卫星量子通讯的规模化、商业化应用奠基基础。

潘建伟坦言,现在的功效还属于原理演示,要具有实用价值还需要较长时间,“依赖于卫星等各方面手艺的提高”。但“连系最新生长的量子纠缠源手艺,未来卫星上可每秒发生10亿对纠缠光子,最终密钥成码率将提高到每秒几十比特或单次过境几万比特,让平安的实用化量子密钥分发网络成为可能”。

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