全球首颗量子通讯卫星_墨子号量子通讯卫星_量子通讯龙头股票(2)

另外，量子通信可实现最快的通信。研究发现，即使将两个纠缠态亚原子粒子分隔到宇宙距离，它们之间的通信也几乎是即刻的。全球首颗量子通讯卫星与传统光速通信相比，量子通信的线路时延为零，量子信息传递的过程不会为任何障碍所阻隔，所以完全环保，不存在任何电磁辐射污染。科学家已经在地球上成功做了以下实验，将两个纠缠光量子分开数千米，在数纳秒的间隔内测量它们的自旋。结果发现，如果测量发现它们其中一个自旋是+1，知晓另一个是-1的速度至少比以光速进行通信快1万倍。

量子通信也是超时空穿越的远距离通信。因为它属于隐形传输技术，与人类历史上此前已有的通信技术有着本质的差异。科学实验证实，创造两个互相纠缠的光量子以后，哪怕将它们分开很远，也可以通过测量其中一个的状态来得知关于另一个的信息。所以，可以利用量子通信的特性实现与遥远恒星系统的通信。

远距量子通信不能没有卫星

虽然可用光纤建造城域量子通信网络，但由于光量子易被光纤吸收，存在固有的光量子损耗，与环境的耦合也会使量子纠缠品质下降，最终导致信号在光纤传送的过程中越来越弱，因此仅仅利用光纤难以实现远距离的量子通信。另外，在近地面自由空间传输信号会受地面障碍物、地表曲率、气象条件的影响，光量子传输难以在地面自由空间中向远距离拓展。

解决这个问题有两种可行的途径：一种是利用量子中继技术，即把相距较远的通信线路分为数段，每一段的损耗因此较小，然后在量子中继的帮助下，把光子携带的信息一段段如同接力赛一样向前传递。另一种是进行自由空间单个光量子传输，这是由于大气对某些波长的光吸收有限，到了外层空间则几乎没有光损耗，因此可以突破大气层通过卫星的中转，实现数千千米甚至是全球化的量子通信。

如果量子信号通过光纤来传输，它最多传输一两百千米就会失去信号，而通过自由空间（包括大气层）可以传递几千千米，因此需要用卫星作为中继站进行协助。所以，使用量子通信卫星是远距离光量子传输的必由之路。它能克服地表曲率、障碍物的阻碍；光量子在光纤中的损耗远高于自由空间的损耗，其中大气层对光量子的吸收和散射远小于光纤，并能保持光量子极化纠缠品质。另外，受到地面条件的限制，很多地方无法铺设量子通信的专用光纤。因此，若想建设覆盖全球的量子通信网络，必须依赖多颗量子通信卫星。

发展量子保密通信技术的终极目标，是构建广域乃至全球范围的绝对安全的量子通信网络。可通过光纤实现城域量子通信网络连接一个中等城市内部的通信节点；通过量子中继技术实现邻近两个城市之间的连接；通过量子通信卫星与地面站之间的自由空间光量子传输和卫星平台的中转，实现两个遥远区域之间的连接。这些是目前条件下实现全球广域量子通信最理想的途径。

2012年，潘建伟等中国科学家曾在国际上首次成功实现百千米量级的自由空间量子隐形传输和纠缠分发，为发射全球首颗量子科学实验卫星奠定了技术基础。

尚需克服诸多技术难题

我国量子科学实验卫星质量约640千克，由长征-2D运载火箭发射，运行于500千米太阳同步轨道，轨道倾角为97.37°，设计在轨运行寿命2年。科学家已在相距300千米的地面成功进行了量子纠缠实验，而量子科学实验卫星将把这个实验带到外层空间，连接中国和欧洲之间的量子通信网，旨在建立卫星与地面远距离量子科学实验平台，在国际上首次在空间大尺度下实现星地自由空间量子密钥生成和分发，以及量子隐形传态实验等。

不过，在太空进行量子科学实验非常复杂，对实验设备要求也超乎寻常的高。例如，在空间载荷方面，卫星与地面站的微弧度要高精度跟瞄。全球首颗量子通讯卫星在卫星的飞行过程中，它携带的两个激光器要分别瞄准两个地面站，向左向右同时传输量子密钥。为了让穿越大气层后光子的“针尖”仍能对上接收站的“麦芒”，在飞行的过程中要始终保证精确对准，跟踪要达到相当高的精度，这也是国际上从来没有人做过的。激光器一站对准一站的有人做过，但是一颗卫星对准两个地面站的从来没有过，而且还要保证对得准确，这方面我国研制团队已经在地面上做过模拟仿真实验，但还是要到真正上天以后才知道最终成功与否，所以这也是很大的技术挑战，如果能够做到的话，在国际上也是第一次做这么高精度的跟踪和地面站配合。

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/tongxinshuyu/article-41963-2.html