日本超小型衛星量子通信實驗成功 稱比中國成本低

據新華社報道，日本信息通信研究機構11日宣布首次用超小型衛星成功進行了量子通信實驗，該機構稱這使超遠距離、高保密性衛星通信網研究向前邁進一大步。

日本信息通信研究機構稱，他們使用一顆名為SOCRATES的超小型衛星進行了量子通信實驗，在衛星和位於東京都小金井市的一個地面站之間成功進行了光子單位的信息傳送。

SOCRATES衛星只有50千克，搭載一個重6千克的小型量子通信傳輸裝置，在600公里高的軌道上以每秒７千米的速度高速移動，並以每秒1000萬比特（bit）的速率向地面站發送光信號。地面站一邊接收一個個光子一邊將信號復原。

日本信息通信研究機構說，這一研究表明，原本需要大型衛星的量子通信現在也可以用更低成本的小型衛星來實現，預計未來將有更多研究機構和企業投入到量子通信產業中，這有助於太空產業的進一步發展。

相關研究成果已發表在英國《自然·光子學》月刊網路版上。

此前，中國在量子通信技術方面也實現突破。據新華社6月16日消息，中國科學家15日（當地時間）在美國《科學》雜誌上報告說，中國「墨子號」量子衛星在世界上首次實現千公里量級的量子糾纏，這意味著量子通信向實用邁出一大步。

自然科學網頭版截圖（6月16日上午）

據日本通訊機構發表的相關論文稱，目前只有日本和中國能夠在太空證明這些技術，但中國使用的墨子號重量為是640公斤，而日本卻用了50公斤級的衛星。

在技術方面，中日也存在差異。相較於地面站，衛星的移動速度很快（約7公里/秒），因此，由於多普勒效應，當到達地面站的時候，激光信號的波長要轉移到一個更短的波長上，而當離開地面站的時候，則要轉移到一個更長的波長上去。在中國的量子通信實驗里，這種同步是採用專用的激光發射同步信號的實現。相比之下，日本能夠通過使用量子信號本身實現同步。為了實現這一目標，日本在量子通信信號上使用了一個約32000比特的特殊的同步序列，並且其量子接收器不僅能夠實現量子通信，還能直接地只利用弱量子信號，實現同步以及進行偏振軸匹配。

量子通信技術被認為是「保障未來信息社會通信機密性和隱私的關鍵技術」。

英國《金融時報》報道稱，量子通信為了保密而使用的量子密鑰分發（QKD）網路比廣泛使用的電子通信形式更安全。電話或互聯網電纜等傳統通道可能被竊聽者竊聽，而發送者或接收者不會察覺。但是，如果量子通道被竊聽，它會改變正在中繼的信息，這種異常會提醒通信雙方：有什麼地方不對勁。

除了提高支付和其他金融服務的安全性以外，這種網路只要實施得當，就會使境外政府竊聽中方通信變成一項不可能的任務。

中國在量子通信研究上的成就已經獲得了國際認可。上海紐約大學的量子物理學家蒂姆·貝爾納斯在接受英國《金融時報》的採訪時表示，「中國在量子研究方面取得了驚人的成就。」「這些項目（指量子研究）在其他地方會被認為過於昂貴。」

日本量子密碼學專家佐佐木雅英也曾表示，中國在該領域已經急速上升到頂端，並可能在量子通信技術標準發展方面發揮帶頭作用。

近日中國在量子通信的商用方面也取得進展。據央視新聞7月9日報道，我國首個商用量子通信專網——濟南黨政機關量子通信專網近日完成測試，保密性、安全性、成碼率的測試均達到設計目標，整套網路預計今年8月底正式投入使用。濟南黨政機關量子通信專網從5月開始測試以來，完成了50多個項目的測試，所有用戶之間的通信實現了每秒產生4000多個密碼的絕對保密性。

目前，世界各國在量子技術研究方面都取得了不同進展。

加拿大安大略省滑鐵盧大學量子計算研究所（IQC）宣布，經過八年的努力，研究人員在量子密鑰分發（QKD）上取得突破，成功地將量子信息從地面站傳輸到移動的飛機上。今年4月，加拿大太空局宣布借鑒中國的成功經驗開展量子衛星試驗，滑鐵盧大學的克里斯托弗·波領銜開發了原型接收機，將其安裝在一架雙水獺飛機上，以與低軌道衛星相似的角速度接受地面站發來的信號。

2016年3月，歐盟委員會發布《量子宣言（草案）》，計劃於2018年啟動10億歐元的量子技術項目。其中在量子通信方面，規劃5年內突破量子中繼器核心技術，實現點對點安全量子通信。10年內實現遠距離量子網路、量子信用卡應用等，目標融合量子通信與經典通信，「保衛歐洲互聯網安全」。

2015年，美國航空航天局計劃再其總部與噴氣推進實驗室之間建立一個遠距離光纖量子通信幹線，該幹線直線距離600公里，光纖皮長1000公里，擁有10個中轉基站，並計劃星地量子通信。2015年12月9日，美國航空航天局與谷歌宣布，他們製造出了第一台真正利用量子機制運算的電腦，並稱這台代號D-WAVE2X的計算機運算速度可以達到普通電腦的一億倍。

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