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【日报】“墨子号”实现基于纠缠的无中继千公
发布人: 齐发娱乐游戏平台 来源: 齐发娱乐游戏官网 发布时间: 2020-06-17 09:03

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和做出了不可替代的重要贡献。/ 更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  量子密码目前被认为是不可破译的密码。但是如果分发密码的卫星被别人控制了怎么办?这个安全漏洞或将被堵上。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,并且通过物理原理确保了即使在卫星被他方控制的极端情况下依然能实现安全的量子密钥分发。国际学术期刊《自然》于时间6月15日23时在线发表了这一。

  该是中国科学技术大学教授潘建伟及其同事彭承志、印娟等组成的研究团队,联合大学埃科特教授、中科院上海技术物理研究所王建宇团队、中科院微小卫星创新研究院、中科院光电技术研究所等相关团队共同完成的。

  潘建伟介绍,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相应确定,这一特性可以用来在遥远两地的用户间产生密钥。

  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建立光链,以每秒2对的速度在地面超过1120公里的两个站之间建立量子纠缠,进而在有限码长下以每秒0.12比特的最终码速率产生密钥。

  潘建伟团队之前已经在量子保密通信京沪干线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公里还这么重要?

  潘建伟解释,之前长距离的量子密钥分发都要借助一种设备——中继节点,京沪干线个中继节点“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绩是500公里,在实际应用中大概百公里左右就需要建立一个中继节点。”潘建伟说:“这其中面临的安全问题,就是中继节点必须得到人为保障。例如,如果‘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,只负责分发纠缠,本身并不掌握密钥的任何信息,所生成的密钥不依赖可信中继,进一步提升了量子保密通信的现实安全性。潘建伟说:“哪怕卫星被别人控制了,密码也是安全的。”《自然》审稿人称赞该工作“展示了一项开创性实验的结果”,“我的确认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”。

  而基于该研究发展起来的高效星地链收集技术,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,将地面接收系统的重量由现有的10余吨大幅降低到100公斤左右,实现接收系统的小型化、可搬运,为将来卫星量子通信的规模化、商业化应用奠定基础。

  潘建伟坦言,目前的还属于原理演示,要具有实用价值还需要较长时间,“依赖于卫星等各方面技术的进步”。但“结合最新发展的量子纠缠源技术,未来卫星上可每秒产生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,让安全的实用化量子密钥分发网络成为可能”。

  量子密码目前被认为是不可破译的密码。但是如果分发密码的卫星被别人控制了怎么办?这个安全漏洞或将被堵上。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,并且通过物理原理确保了即使在卫星被他方控制的极端情况下依然能实现安全的量子密钥分发。国际学术期刊《自然》于时间6月15日23时在线发表了这一。

  该是中国科学技术大学教授潘建伟及其同事彭承志、印娟等组成的研究团队,联合大学埃科特教授、中科院上海技术物理研究所王建宇团队、中科院微小卫星创新研究院、中科院光电技术研究所等相关团队共同完成的。

  潘建伟介绍,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相应确定,这一特性可以用来在遥远两地的用户间产生密钥。

  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建立光链,以每秒2对的速度在地面超过1120公里的两个站之间建立量子纠缠,进而在有限码长下以每秒0.12比特的最终码速率产生密钥。

  潘建伟团队之前已经在量子保密通信京沪干线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公里还这么重要?

  潘建伟解释,之前长距离的量子密钥分发都要借助一种设备——中继节点,京沪干线个中继节点“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绩是500公里,在实际应用中大概百公里左右就需要建立一个中继节点。”潘建伟说:“这其中面临的安全问题,就是中继节点必须得到人为保障。例如,如果‘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,只负责分发纠缠,本身并不掌握密钥的任何信息,所生成的密钥不依赖可信中继,进一步提升了量子保密通信的现实安全性。潘建伟说:“哪怕卫星被别人控制了,密码也是安全的。”《自然》审稿人称赞该工作“展示了一项开创性实验的结果”,“我的确认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”。

  而基于该研究发展起来的高效星地链收集技术,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,将地面接收系统的重量由现有的10余吨大幅降低到100公斤左右,实现接收系统的小型化、可搬运,为将来卫星量子通信的规模化、商业化应用奠定基础。

  潘建伟坦言,目前的还属于原理演示,要具有实用价值还需要较长时间,“依赖于卫星等各方面技术的进步”。但“结合最新发展的量子纠缠源技术,未来卫星上可每秒产生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,让安全的实用化量子密钥分发网络成为可能”。

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