中國量子衛星信號傳輸突破千公里級，外媒：開啟量子通信新紀元

中國量子通訊領軍人物潘建偉教授的論文再上《科學》頭條，在最近的密鑰分發測試中，墨子號衛星成功地將光子分發到相距1203公里的德令哈和麗江地面站，首次在千公里級別上實現了量子密鑰傳輸，大踏步走在了世界的前列。潘建偉雄心勃勃地說，我認為我們已經開啟了一場全球性的量子通信競賽。

量子密鑰分發以前一直依賴於光纖線路或空中傳輸，一旦超過200公里就會因損耗而完全失效，去年建成的中國北京到上海的量子保密通信幹線「京滬幹線」，每隔100公里就必須建立一個中繼站，有可能成為未來黑客攻擊的重點目標。而在太空中，則幾乎沒有什麼東西來干擾量子信號，所以未來的量子互聯網，必定是建立在地面網路和衛星聯網的基礎上。

但要通過衛星實現密鑰分發也是非常困難的。由於衛星高度達500公里，要讓信號被相距千里的兩個地面站同時接收，時間窗口只有5分鐘，而且必須是在晚上，因為白天明亮的陽光將災難性地淹沒量子信號。另外衛星以8公里/秒的速度高速飛行，要想把信號準確地傳送到地面站，就相當於在飛機上把一枚硬幣投進地上的存錢罐里。

墨子號複雜的光學設備解決了這一問題，通過一種特殊晶體發出的高能激光，可以準確地把量子信息分發到相距上千公里的地面站。然而還有一個困難，由於大氣中雲層、塵埃和湍流的影響，衛星上產生的絕大多數光子並不能到達目標，每秒鐘產生的上千萬對光子中，僅有一對能成功地被地面設備捕捉到！但這已足夠完成測試了，到達後的光子保存了量子密鑰所需要的量子特性。另外墨子號還可用於在太空和大尺度距離上觀測糾纏粒子的行為，可以洞察時空的本質和檢驗愛因斯坦的廣義相對論的有效性。

各國科學家都對這一成果表示讚賞。數學家阿圖爾·埃克特說，中國的實驗是一個相當了不起的技術成就。上世紀九十年代在牛津大學量子信息學院讀書時他就提出了密碼學的光子配對方案，他自嘲地說，當我提出這個想法時，沒想到它會被提升到如此高的高度。來自新加坡國立大學的Alex Ling是一位競爭對手，他的第一顆量子迷你衛星在2014年發射後不久就爆炸了，但他對墨子號給予了慷慨的讚揚：「這個實驗絕對是一個技術上的傑作，它預示著量子通信能力的新紀元。」

潘建偉的團隊即將奔赴奧地利，和他的導師、維也納大學的安東·蔡林格教授合作，在奧地利和中國之間通過墨子號測試量子密鑰分發，看看能否在洲際間建立量子通信。基於量子密鑰分發的高保密性通信及互聯網離我們已越來越近，而這一次，中國將走在世界的最前面。

本文各項數據基本來自BBC最新報道，僅作參考。

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