潘建偉團隊完成人類首次洲際量子通信,使中國走到了量子通信的前沿領(lǐng)域.doc

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1、潘建偉團隊完成人類首次洲際量子通信,使中國走到了量子通信的前沿領(lǐng)域  世界首顆量子通信實驗衛(wèi)星完成目標;世界首條量子保密通信“京滬干線”開通;世界首次洲際量子通信……在過去一年里,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團隊帶領(lǐng)“中國隊”迅速走到了量子通信的前沿領(lǐng)域?! ?月19日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)披露了首次洲際量子通信的更多技術(shù)細節(jié)。國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》以封面論文的形式,介紹了去年9月中國與奧地利科學(xué)家借助“墨子號”衛(wèi)星成功實施的世界首次量子保密的洲際視頻通話。通過“墨子號”的中繼,相距7600公里的中國和奧地利完成量子保密通信。

2、    北京向維也納發(fā)送了一張大小5.34kB的“墨子號”照片,而維也納則向北京發(fā)送了一張大小4.9kB的薛定諤照片,通過一段80kbit的量子密鑰進行一次一密加密(即1比特信息用1比特密鑰加密)。  這次量子保密通信與潘建偉的博士導(dǎo)師、奧利地科學(xué)院AntonZeilinger教授合作完成?!澳犹枴毕虮本└浇呐d隆地面站和維也納附近的格拉茨(Graz)地面站進行了量子密鑰分發(fā),與兩個地面站間各自產(chǎn)生一段密鑰。接著,按照地面指令,“墨子號”給兩段密鑰進行逐位異或運算,將結(jié)果發(fā)送給其中一個地面站,由此,中歐兩個距離長達7600公

3、里的位點之間建立了密碼?! 〈送?,中國科學(xué)院還與奧地利科學(xué)院進行了洲際量子保密視頻會議,采用128位高級加密標準(每秒刷新128位種子密鑰表)。中奧雙方用560kbit密鑰支持了75分鐘的視頻會議,共傳輸約2GB數(shù)據(jù)。  傳統(tǒng)的公鑰密碼系統(tǒng)依賴特定數(shù)學(xué)函數(shù)的計算難度,但理論上都可以被破解。相反,量子密鑰分發(fā)是迄今唯一被嚴格證明無條件安全的加密方式。通信者用量子疊加態(tài)對信息進行加密,而基于量子不可復(fù)制原理,任何竊聽行為都會對整個通信系統(tǒng)造成干擾?! 〗?jīng)過十多年的實驗探索,潘建偉團隊將量子糾纏分發(fā)距離從十幾公里拓展到404公里,實

4、現(xiàn)了世界上最遠距離的點到點光纖密鑰分發(fā),可以滿足城際量子通信的需求。  不過,光纖或地面自由空間傳輸?shù)膿p耗較大,量子通信距離僅限于數(shù)百公里。為了實現(xiàn)地球上任意兩點間的量子通信,利用“天地鏈路”是個可行的方案。光子在地面與衛(wèi)星間傳輸時,經(jīng)過的距離絕大多數(shù)是真空,產(chǎn)生的損耗和退相干程度可以忽略不計?! ∨私▊F隊在2016年8月將世界首顆量子通信實驗衛(wèi)星“墨子號”送上500公里高的近地軌道。與“墨子號”進行合作實驗的5個地面站也相繼落成,分別位于河北興隆、新疆南山、青海德令哈、云南麗江和西藏阿里?! ?017年,潘建偉團隊宣布“墨

5、子號”在一年時間內(nèi)圓滿完成三大科學(xué)目標:超過1200公里的星地誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā);距離1200公里的星地量子糾纏分發(fā)和貝爾態(tài)測量;地星量子隱形傳態(tài)?! ∵@三個突破性的實驗是搭建全球量子通信網(wǎng)絡(luò)的基石。結(jié)果證實,針對1200公里的量子密鑰分發(fā),衛(wèi)星鏈路效率比光纖高出了20多個數(shù)量級。  如今,地面“京滬干線”和天上的“墨子號”星地鏈路已經(jīng)進行了整合。2017年9月底,世界首條量子保密通信干線——“京滬干線”正式開通,全長2000公里,貫穿濟南和合肥。而興隆地面站通過光纖接入了北京的多個量子通信網(wǎng)點。政府機構(gòu)、銀行和保險公司正通過

6、實際應(yīng)用測試量子通信骨干網(wǎng)絡(luò)。

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