新突破！白天量子密鑰分發被中國科學家實現了！

出門在外手機突然沒電想必是件很讓人痛苦煎熬的事。不過現在有很多便利條件能減輕我們的煎熬，商場、火車站為我們貼心地準備了共享充電寶，1元甚至免費便能享受隨地充電的便利。

不過，別笑得太早，小編在圍觀了一圈朋友圈後「以身試險」，在商場牆邊使用了這共享充電寶。電沒充滿，短短15分鐘，在小編不知情的情況下，手機中倒是生生多了好幾個app。

雖然這些拙劣的網路安全隱患我們可以聽說而避而遠之，但還有無窮的潛在隱患使我們措手不及。近的來說，5月份令人聞風喪膽的「勒索病毒」——永恆之藍病毒來勢之洶、危害之大想必你定有聽說。實現網路安全性的提升，可謂是全世界各國都正在勉力而行的。

說到網路安全，就不得不提到量子通信。量子通信是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的通訊方式。用量子通信方式傳遞信息，傳送的是光的最小能量單元——光子。

由於光子既不能被分割、也不能複製，光子傳送的信息不易被竊聽、攔截或者破解，故而，量子通信的安全級別較高，是世界通信傳輸的主要傳輸方式。

眾所周知，光纖量子通信是目前世界上最主要的量子通信方式。光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式，首先將電信號轉換成光信號，再透過光纖將光信號進行傳遞。光經過調變後便能攜帶資訊。

這種通信方式不僅受外在天氣因素影響，信號傳輸過程中也難免出現紕漏。中國量子衛星首席科學家潘建偉說：「在城市範圍內，通過光纖構建城域量子通信網路是最佳方案。但要實現遠距離甚至全球量子通信，僅依靠光纖量子通信技術是遠遠不夠的。」可以說，誰能實現更安全方式的量子通信，誰便佔據了通信安全的制高點，這是世界上每個國家都急切需要的。

可喜可賀，中國科學家在量子通信方面百尺竿頭更進一步，實現了白天遠距離自由空間量子密鑰分發。量子密鑰分發這一過程以往只能在夜間進行, 因為在遠距離通信中，通信鏈路損耗較大，陽光或陽光背景雜訊（背景噪音：在發生、檢查、測量、記錄系統中與有用信號無關的一切干擾）也會阻礙量子通信。

因此，白天並不適合衛星發射光子，中國於2016年發射的世界上第一顆量子科學實驗衛星「墨子號」只能在晚上發射光子，至少需要三天才能完成全球站點覆蓋，效率十分低下。

世界上第一顆量子科學實驗衛星——「墨子號」。圖自：視覺中國

一支來自中國科學技術大學、由潘建偉帶領的團隊破除重圍，克服了陽光雜訊問題，實現了白天長達53公里自由空間量子密鑰的發射。潘建偉的團隊選擇了1550納米波段的光子，研發出自由空間光束單模光纖耦合技術和超低雜訊下的頻率上轉換單光子探測技術，實現了量子的白天分發。

這項新技術於周一被刊登在《自然·光子學》期刊上。潘建偉說：「我們的實驗證明了白天衛星量子通信的可行性，為構建以衛星星座為基礎的全球量子通信網路打下了基礎。」

潘建偉，中國量子物理學家。圖自：新華社

幸甚有這樣一批執著探索的科學家，中國有望在2030年前將數十個量子衛星組成的衛星星座和地面通信網路相連接，建立世界上第一個全球量子通信網路，真正實現網路信息安全。

文章來源：

https://news.cgtn.com/news/3d67444e326b444e/share_p.html

文章由企鵝科學和科普中國聯合推出

轉載請註明來自「科普中國」

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！