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“墨子号”量子科学实验卫星洲际量子密钥分发成果入选美国物理学会2018年度国际物理学十大进展

发布时间:2018-12-21

2018年12月17日,美国物理学会(The American Physical Society)下属《物理》(Physics)网站公布了2018年度国际物理学领域的十项重大进展(Highlights of the Year),中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队,联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、国家空间科学中心等,与奥地利科学院Anton Zeilinger研究组合作利用“墨子号”量子科学实验卫星完成的洲际量子密钥分发研究成果位列其中。

《物理》网站以“卫星量子密码”为题报道了该成果:来自中国和奥地利的联合团队科研人员利用“墨子号”量子卫星,实现世界首次的洲际量子保密视频会议。由于信道的固有损耗,地面自由空间信道和光纤信道的量子密钥分发实验距离被限制在数百公里级别。利用太空中光子的低损耗传输的特性,研究团队利用“墨子号”卫星实现了相距7600km两个地面站的密钥共享,密钥率约每秒千比特。基于共享密钥,联合团队在北京到维也纳之间演示了图片加密传输,并建立了一套北京到维也纳的加密视频通信系统,并利用该系统成功举行了75分钟、加密数据量为2Gbytes洲际量子保密视频会议。这项成果为建设基于卫星的全球“量子互联网”带来了福音。

该成果于2018年1月19日在国际权威学术期刊《物理评论快报》以封面论文的形式发表,被选为《物理评论快报》编辑推荐(Editors’ Suggestion),并被《物理》网站以“焦点故事(Focus story)”进行报道。美国物理学会还专门为该成果向全世界新闻媒体发布了题为“‘墨子号’量子卫星使洲际量子通信成为现实(Real-world intercontinental quantum communications enabled by the Micius satellite)”的新闻稿。

2016年8月16日,我国科学家研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射,在不到一年时间就提前实现了全部三大既定科学实验目标。2017年9月29日,世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通,结合 “京沪干线”与“墨子号”的天地链路,中国科学院院长白春礼和奥地利科学院院长Anton Zeilinger通过“墨子号”量子卫星与奥地利地面站的卫星量子通信,互致问候,成功实现了洲际量子保密通信。

随着“墨子号”量子卫星相关工作的成功开展,不少国家和地区相继制定实施空间量子通信计划。如,2017年11月,欧洲空间局(ESA)向欧盟委员会提交了《空间量子技术》战略报告,指出欧洲应在五年内发射商用低轨量子通信卫星,研发高轨卫星、低成本立方星和地面站。

除欧盟外,一些国家也在做相关的工作,意大利2016 年启动了Q-SecGroundSpace 项目;德国去年提出了测量36000 公里高空卫星发射量子态的方案 ;日本也在去年验证了用于星地量子密钥分发的高性能激光设备的可行性 ;英国和新加坡正在联合建立基于立方卫星的量子加密卫星链路,并计划于2021 年底投入运行。美国国家航空航天局发布了空间量子实验白皮书,美国喷气推进实验室及加拿大航天局都在规划研制新一代量子通信卫星。总体来看,目前我国在卫星量子通信方向处于领跑地位。

(结合中国科大官网报道整理)