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量子通信卫星发射在即 中国走在世界前列

导读: 我国首颗量子科学实验卫星将于今年8月中下旬择机发射,将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建一个天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

  我国首颗量子科学实验卫星将于今年8月中下旬择机发射,将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建一个天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

量子通信卫星发射在即 中国走在世界前列

  中国科学院传来的消息称,我国首颗量子科学实验卫星已经运抵酒泉,将于8月中下旬择机发射。

  量子科学实验卫星项目首席科学家潘建伟曾指出,我国量子通信技术的实际应用将分三步走:一是通过光纤实现城域量子通信网络;二是通过量子中继器实现城际量子通信网络;三是通过卫星中转实现可覆盖全球的广域量子通信网络。此次量子通信卫星的发射正是走完第三步的重要开端,届时,我国将成为世界上首次实现卫星和地面之间量子通信的国家,并结合地面已有的光纤量子通信网络,初步构建一个天地一体化的量子保密通信与实验体系,在世界上率先实现全球化的量子保密通信。

  对于量子通信未来商业化的前景,有机构预测,量子通信市场规模最终将在1000亿元以上,发展前景广阔。

  星地量子通信的由来

  由于量子态的传输损耗和退相干效应随距离呈指数增长,真正意义上的量子通信广域组网必须借助量子中继技术。现阶段量子态的控制存储和纠缠纯化等技术尚不成熟,量子中继短期内难以突破。

  星地量子通信通过发射近地空间量子卫星,在星地之间进行量子纠缠对分发或量子密钥传输,能够为广域量子通信提供量子纠缠源和密钥中继,成为下一阶段广域量子通信组网的可行技术方案。星地量子通信不受地形地貌限制,具有覆盖面广、机动性好、生存能力强的优点,同时外层空间传输损耗和退相干效应很小,能够显着拓展量子密钥分发的组网距离。因此,在目前量子中继尚不成熟的条件下,星地量子通信成为广域组网的最佳候选方案。

  事实上,在前期大量自由空间量子通信研究和实验验证的基础上,世界各国都正在准备或已经开展了星地量子通信计划,其中包括美国NASA的PhoneSat计划,奥地利研究机构联合欧空局开展的“Space-QUEST”实验计划等。

  2013年,中科院设立了战略先导专项“量子科学实验卫星”计划,由中科大、中科院多家院所和航天八院共同攻关,计划通过发射全球首颗量子通信实验卫星,初步构建我国广域量子通信体系。根据中科院人士的介绍,这颗卫星质量约640千克,将由火箭发射至高度为500公里的预定轨道。该卫星包括4个有效载荷:量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源、量子试验控制与处理机,可与地面上相距千公里量级的两处光学站同时建立量子光链路。

  远距离数据安全传输的梦想

  在中科院国有资产经营有限责任公司旗下国科量子通信网络公司沈晓丰的名片上,写着这样一句话:“用量子技术保护每一个比特。”这无疑是对量子通信安全特性最直接、最生动的描述。

  量子是物质和能量的最小单元,每个量子都不可分割、不可复制,量子状态不可测量。也正是因为这个特性,决定了通过量子通信传输的信息不会被窃听,不会被破解,也从原理上确保了量子通信传输的身份认证、传输加密以及数字签名等内容的无条件安全,从根本上永久性解决信息安全问题。

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