利用通信卫星有望实现全球量子通信

　　值得庆幸的是，最新研究表明，利用通信卫星和自由空间纠缠光子分发，很有希望实现更远距离乃至全球化的量子通信。该技术大体步骤如下：地面发射量子信号并穿透大气层——卫星接收到量子信号，按需要转发到另一特定卫星——量子信号从该特定卫星再次穿透大气层到达地面指定接收地点。由于携带量子信号的光子在外层空间传播时几乎没有损耗，只要保证纠缠光子穿透整个大气层后仍能存活并保持纠缠特性，就可在卫星帮助下实现全球化量子通信。开发这项技术的挑战之一，是空气分子的散射作用使光子很难被传送到指定位置。因此，要像微波通讯一样实现自由空间量子密码的传输，仍面临巨大困难。

　　潘建伟教授领导的研究小组，从2003年开始研究自由空间量子通信。他们选定合肥市郊海拔281米的大蜀山电视发射塔为第一个实验点，在此制备出成对的纠缠光子，再利用两个专门设计加工的发射望远镜，将容易发散的细小光束“增肥”后，向分别位于科大西区和肥西县桃花镇、东西相距13公里的两个实验站送出，在两个接收端用同样型号的望远镜收集。

　　尽管山顶常年风大、夏季酷热，实验受空气污染和灯光污染影响较大，但经过研究人员的努力，在这样的远距传送中，虽有许多纠缠光子衰减，仍有相当比例的“夫妻对”保持了旺盛的生命力。经灵敏度非常高的单光子探测器检测，分居东西两地的光子“夫妻”，虽然“遥相守望”，却仍“心心相印”，所携带信息的数量和质量，完全满足基于卫星的全球化量子通信的要求。研究小组在此基础上用分发的纠缠光源，进行了非常安全的量子保密通信，取得的“13公里”的成绩，不仅是目前国际上自由空间纠缠光子分发的最远距离，也是杜绝了-漏洞的量子密钥分发的最大距离。

　　实验室人员介绍，他们正计划开展更远距离的量子通信实验，下一步目标是通过自由空间实现几百公里的量子通信，超越光纤传输的极限。他们希望，通过通信卫星实现更远距离乃至全球的量子通信，有朝一日能成为现实。
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