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潘建伟团队最新研究成果登上Nature:首次实现1120公里长距离无中继纠缠量子密钥分发

游泳 2020-10-17 14:325559迎丰棋牌游戏迎丰棋牌游戏

鱼羊 发自 凹非寺

量子位 报道 | 公众号 QbitAI

量子通信,又获里程碑式突破。

@AnsonB@SEO@这一次,依然来自潘建伟教授团队——

@AnsonA@SEO@“墨子号”量子科学实验卫星,实现了 1120公里长距离无中继纠缠量子密钥分发。

这是全球首次实现千公里级基于纠缠的无中继量子密钥分发,不仅将以往地面无中继量子密钥分发的空间距离提高一个数量级,并且通过物理原理确保即使卫星被他方控制,依然能够实现安全的量子密钥分发。

潘建伟教授表示:

@AnsonB@SEO@我的确认为不依赖可信中继的长距离纠缠量

子密钥分发协议的实验实现,是一个里程碑。

这一研究成果,登上了最新一期的Nature。

千公里级无中继纠缠量子密钥分发

量子密钥分发,是利用量子通信的方式,让通信双方拥有共同的密钥。

因为密钥是利用量子态来进行加密的,所以任何窃听行为都会造成量子态改变,从而暴露。

也就是说,量子密钥分发具有“无条件的安全性”。

在此前的研究中,现场点对点光纤量子密钥分发的安全距离达到了百公里量级,在实验室里最多能达到500公里。

但是,如果要实现千公里级别的量子密钥分发,就需要利用量子中继器。

比如中国首条量子保密通信干线 京沪干线,就是通过32个中继节点“接力”转发,实现了连接北京、上海,贯穿济南和合肥全长2000余公里的量子通信骨干网络。

而利用“墨子号”作为中继,中国科学家已经在自由空间信道实现了7600公里的洲际通信距离。

而中继节点的存在,就造成了这样一个 安全问题——

中继节点的安全必须依靠人来保障,比如,如果“墨子号”被劫持,就会存在密钥泄露的风险。

并且,在2017年“墨子号”实现的有中继1200公里纠缠分发中,研究人员发现,虽然实验中每秒能产生约590万对纠缠光子,但每秒能探测到的只有1对光子, 效率很低

而在这次潘建伟团队联合牛津大学Artur Ekert教授、中科院上海技术物理研究所王建宇团队、中科院微小卫星创新研究院、中科院光电技术研究所等相关团队,实现的千公里级别量子密钥分发,最大的突破就在于——

不依赖可信中继

基于纠缠的量子密钥分发的原理是,无论处于纠缠状态的粒子之间相隔多远,只要测量了其中一个粒子的状态,另一个粒子的状态也会相应确定,这一特性可以用来在遥远两地的用户间产生密钥。

那么,如果让卫星作为纠缠源,只负责分发纠缠,不掌握任何密钥信息,即使纠缠源来自不可信的第三方,只要用户间能检测到量子纠缠,仍可以产生安全的密钥。

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