量子通信技术突破：首次实现白天远距离量子密钥分发

本篇文章678字，读完约2分钟

最近，由中国科技大学潘建伟教授及其同事彭承志和张强组成的研究团队在世界上首次成功实现了长距离(53公里)自由空量子密钥分发。地面实验从信道损耗和噪声水平方面有效验证了未来基于量子星座构建星对星量子通信网络的可行性。国际权威学术期刊《自然光子学》最近发表了这一成果。

据新华社7月25日报道，基于卫星平台的量子通信是构建全球量子通信网络最可行的手段。世界上第一颗量子科学实验卫星墨子成功实现了世界上第一次星地量子通信，为未来大规模量子网络和量子通信实验研究奠定了技术基础。然而，由于阳光噪声的影响，墨子卫星只能在夜间工作，而且至少需要三天时间才能完成对世界各地地面站的覆盖。

为了提高卫星量子通信的实用水平，可行的方法是构建一个由多颗低轨卫星或高轨卫星组成的量子星座，建立一个覆盖全球的实时量子通信网络。量子星座的构建需要突破两个技术难题:一是通信距离的增加会导致链路损耗的增加；其次，卫星轨道的上升将大大增加暴露在阳光下的可能性。

为了抑制白天阳光的背景噪声，潘剑伟团队最近从三个方面开发了关键技术。他们利用1550纳米波段的光子进行实验，优化了光学系统，将噪声降低了一个数量级以上，并开发了频率上转换单光子探测技术和自由空光束单模光纤耦合技术，将噪声降低了约四个数量级。研究小组在白天在相距53公里的两个点完成了阳光背景下的量子密钥分配实验。实验结果验证了在阳光背景下卫星间分配量子密钥的可行性，为下一步构建量子星座奠定了坚实的技术基础。

《自然光子学》的评论者评论说，这一成就“在空之间的量子密钥分配方面遇到了重大挑战”，并称赞其为“杰出的成就”。