实验中，研究团队利用“墨子号”作为量子纠缠源，通过对地面望远镜进行升级，实现了单边双倍、双边四倍接收效率的提升。“墨子号”卫星过境时，同时与新疆南山站和青海德令哈站两个地面站建立光链路，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，产生量子密钥，在国际上首次实现了基于纠缠的千公里级量子保密通信。
中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟介绍，基于纠缠的量子保密通信，利用空间信道的衰减比较少，把点对点现场密钥分发的距离由百公里量级提升到了一千公里。未来一轨就能够产生约4万个密钥，这对于一些绝密的或者说高密级的信息传输已经够了。
“墨子号”量子卫星介绍
量子通信提供了一种原理上无条件安全的通信方式，但要走向广泛应用，还需解决安全性和远距离传输两大问题。通过国际学术界30多年的努力，目前现场点对点光纤量子密钥分发达到了百公里量级。使用可信中继可有效拓展量子通信的距离，比如量子京沪干线通过32个中继节点，贯通了全长2000公里的城际光纤量子网络。然而，中继节点的安全仍然存在安全隐患，需要得到人为保障。研究团队利用卫星作为量子纠缠源，通过自由空间信道在遥远两地直接分发纠缠，为实现基于纠缠的量子保密通信提供了可行的道路。
潘建伟介绍，这一成果主要依赖于纠缠的概念，一对光子纠缠后往两个地方分发的时候，如果其中只要有任何一个光子被看到过的话，这个纠缠就没有了，那么就能够知道这个密码是不安全的了，所以哪怕卫星是由你所不信任的人造的，那么最后密钥分发之后，如果它能够满足一定的纠缠关系，它也是安全的。
据了解，基于该研究成果发展起来的高效星地链路收集技术，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，同时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、商业化应用奠定了坚实的基础。目前，我国正在规划建设量子卫星网络，结合最新发展的量子纠缠源技术，每秒可产生10亿对纠缠光子，最终密钥成码率有望大幅提高，为其实用化提供必要的技术支持。
《自然》期刊高级编辑费德里科·利瓦伊评价，“这是一项非常重要的突破，研究人员将光子制备、分发和测量的效率提升到了足够高的水平，从而确保能够生成安全密钥。这项实验首次演示了基于纠缠的远距离量子密钥分发，是迈向量子安全通信道路上的一个重要里程碑。”
编辑 杨利
来源：央视新闻客户端
