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中國構建全球首個星地量子通信網
//www.CRNTT.com   2021-01-08 12:23:08


圖為天地一體化量子通信網絡拓撲圖 中國科學技術大學供圖
  中評社北京1月8日電/中國科學技術大學1月7日宣佈,中國科研團隊成功實現了跨越4600公里的星地量子密鑰分發,此舉標誌著中國已成功構建出天地一體化廣域量子通信網絡,為未來實現覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了科學與技術基礎。

  1月7日凌晨,中國科學技術大學潘建偉及其同事陳宇翱、彭承志等與中國科學院上海技術物理研究所王建宇研究組、濟南量子技術研究院及中國有線電視網絡有限公司合作,在國際學術期刊《自然》雜誌上發表了題為“跨越4600公里的天地一體化量子通信網絡”的論文,證明瞭廣域量子保密通信技術在實際應用中的條件已初步成熟。

  據瞭解,此項成果經過兩年多的穩定性和安全性測試後,才在《自然》雜誌發表。《自然》雜誌審稿人評價,這是地球上最大、最先進的量子密鑰分發網絡,是量子通信“巨大的工程性成就”。

  “京滬幹線”對接“墨子號”打下堅實基礎

  “我們希望能建立一個覆蓋全國的多橫多縱的量子通信網絡。將來如果天上的高軌衞星和低軌衞星構成的星座能和地面上多橫多縱的網絡連在一起,就可以構建全球化的實用的就是廣義量子通信網絡。”中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉介紹。

  在此之前,中國科研團隊在量子保密通信“京滬幹線”與“墨子號”量子衞星成功對接的基礎上,構建了世界上首個集成700多條地面光纖量子密鑰分發(QKD)鏈路和兩個衞星對地自由空間高速QKD鏈路的廣域量子通信網絡,實現了星地一體的大範圍、多用户量子密鑰分發。

  “它覆蓋的面積是從北京到上海,光纖總長2000多公里。”中國科學技術大學教授陳宇翱介紹,“我們通過衞星連到了烏魯木齊,橫跨2600多公里,所以我們才叫‘跨越4600公里的天地一體化量子通信網絡’。”

  據悉,整個網絡覆蓋中國四省三市32個節點,包括北京、濟南、合肥和上海4個量子城域網,通過兩個衞星地面站與“墨子號”相連,目前已接入金融、電力、政務等行業的150多家用户。

  2016年8月,“墨子號”量子衞星在酒泉衞星發射中心成功發射,圓滿完成了預定的全部科學目標。在該工作中,研究團隊在優化地面站接收光學系統、提高QKD發射系統時鐘頻率、應用更高效QKD協議的基礎上,最終在南山地面站實現了衞星對地面站的高速量子密鑰分發,生成速率比之前高出約40倍。研究團隊還成功將衞星與地面的安全成碼距離從1200公里拓展到2000公里,相應的地面站俯仰角跨度可達170°,幾乎可覆蓋整個天空,為未來在中高軌衞星應用量子通信、實現覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了堅實基礎。

  2017年9月底,由中國科學技術大學作為項目主體建設的量子保密通信“京滬幹線”正式開通,其總長超過2000公里,是目前世界上最遠距離的基於可信中繼方案的量子安全密鑰分發幹線。
 


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