利用量子糾纏加密 「墨子號」實現無中繼千公里級量子保密通信
據內媒報道，中國科學技術大學潘建偉院士團隊等中外機構周一（15日）在國際學術期刊《自然》網站發表一項成果論文，他們利用全球首顆量子科學實驗衛星「墨子號」，在國際上實現基於糾纏的無中繼、千公里級量子保密通訊，被認為是一項重大突破。
所謂的「量子密鑰分發」是基於量子糾纏（又稱量子纏結）原理，向通訊雙方發送量子糾纏態的光子。根據物理學理論，無論相距多遠，一對糾纏量子只要其中一粒狀態產生變化，另外一粒亦會立即出現相應的轉變。由於任何外界的測量都會改變量子纏結的形態，因而一旦密碼被竊聽，雙方都會獲知，而後放棄是次通訊。
潘建偉介紹，量子通訊提供一種原理上無條件安全的通訊方式，但要從實驗室走向廣泛應用，需要解決兩大挑戰，分別是現實條件下的安全性問題和遠距離傳輸問題。儘管可信中繼將傳統通訊方式中整條線路的安全風險限制在有限的中繼節點範圍內，中繼節點的安全仍然需要得到人為保障。
他表示，在現有技術水平下，使用可信中繼可以有效拓展量子通訊的距離，比如利用「墨子號」量子衛星作為中繼，在自由空間信道可以拓展到7600公里的洲際距離。這次實驗還將以往地面無中繼量子保密通訊的空間距離提高一個數量級，並確保即使在衛星被攻擊、遭控制的極端情況下依然能實現安全的量子保密通訊。實驗中，科研人員通過對地面接收光路和單光子探測器等方面進行精心設計和防護，保證所生成密鑰不依賴可信中繼，並確保現實安全性。
《自然》：朝向量子互聯網的重要一步
《自然》雜誌審稿人稱讚，該研究工作是「朝向構建全球化量子密鑰分發網絡甚至量子互聯網的重要一步」，認為「不依賴可信中繼的長距離糾纏量子密鑰分發協議的實驗實現是一個里程碑」。
不過，潘建偉表示，這次科研突破目前只是科學上的原理演示，距實際應用還較遠；基於該研究成果發展起來的高效星地鏈路收集技術，可以將量子衛星載荷重量由現有的幾百公斤降低到幾十公斤以下，同時將地面接收系統的重量由現有的10餘噸大幅降低到100公斤左右，實現接收系統的小型化、可搬運，為將來衛星量子通訊的規模化、商業化應用奠定堅實的基礎。
（中國青年報）