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中科院王建宇:量子通信天地試驗(yàn)中的七大關(guān)鍵進(jìn)步 - 全文

2016年09月08日 15:27 電子發(fā)燒友原創(chuàng) 作者:章鷹 用戶評論(0

  8月16日凌晨,中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”送入太空軌道,它預(yù)示著人類將首次完成衛(wèi)星與地面之間的量子通信,我國空間科學(xué)研究邁出令人振奮的一步。

  量子通信成為近期的熱點(diǎn)之一,9月6日上午在深圳會展中心舉行的2016全球光電產(chǎn)業(yè)技術(shù)主題大會上,中國科學(xué)院上海分院黨組書記、副院長王建宇介紹說,量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星與各地面光學(xué)站的跟瞄測試正在緊張進(jìn)行,天地通信通路已經(jīng)建立。

  圖1:中國科學(xué)院上海分院黨組書記、副院長王建宇

  量子衛(wèi)星和其他衛(wèi)星到底有何不同?

  “太不一樣了。”王建宇解釋說,一般的對地觀測衛(wèi)星,它只要在外空的軌道上被動接受來自地球的電磁輻射,就能獲得所需要的圖像數(shù)據(jù),對地面沒有特殊要求。而量子衛(wèi)星,需要的是天地協(xié)同,必須保障天地之間通信鏈路的暢通。今天衛(wèi)星發(fā)射成功了,但衛(wèi)星是否能圓滿完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),還有很長的路要走,不過今天是一個(gè)非常好的開端。

  最早量子通信在地面就是在光纖里面做的,因?yàn)楣饫w里面,要比自由空間里面條件好得多,激光一頭進(jìn)去,跑不到外面去的。但是光纖有一個(gè)弱點(diǎn),因?yàn)楣饫w是靠光的全反射,激光在光纖里跑的時(shí)候,它在光纖壁上不斷在反射,有損耗。損耗到一定程度時(shí),量子通信就做不成了。所以用光纖做,距離是有限的,做不成全球的量子通信,而衛(wèi)星就能做到全球的。

  利用衛(wèi)星平臺,可以克服地表曲率、沒有障礙物的阻礙。只有5-10公里的水平大氣等效厚度;大氣對某些波長的光子吸收非常小;大氣能保持光子極化糾纏品質(zhì);外太空無衰減和退相干。

  王建宇表示,以前做各種各樣的衛(wèi)星的時(shí)候,一般都有個(gè)參考。但是剛開始做量子通信衛(wèi)星的時(shí)候,我們心里真的是沒底。”王建宇感慨地說,盡管我們經(jīng)手的大大小小的衛(wèi)星研制工作已經(jīng)無以計(jì)數(shù),但量子衛(wèi)星對于所有參與者都是一個(gè)從未有過的巨大挑戰(zhàn)。

  量子通信天地試驗(yàn)中的七大關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步

  王建宇在會議現(xiàn)場表示,我國自主研發(fā)的量子衛(wèi)星突破了一系列關(guān)鍵技術(shù),包括高精度跟瞄、星地偏振態(tài)保持與基矢校正、星載量子糾纏源等。他指出了量子通信天地試驗(yàn)中的七大關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步:1、天地鏈路高精度跟蹤和精確指向;2、近衍射極限量子光發(fā)射與檢測;3、偏振態(tài)保持與跟蹤測量;4、衛(wèi)星平臺復(fù)合姿態(tài)控制技術(shù);5、天地一體的單光子探測;6、高精度時(shí)間同步技術(shù);7、高亮度量子糾纏源。















  此前,王建宇曾在接受其他采訪中透露,按照規(guī)劃,中國在2016年首顆量子衛(wèi)星發(fā)射后還將發(fā)射更多衛(wèi)星,到2020年實(shí)現(xiàn)亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發(fā),屆時(shí)聯(lián)接亞洲與歐洲的洲際量子通信網(wǎng)也將建成。到2030年左右,中國將建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。

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( 發(fā)表人:章鷹 )

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