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日本超小型卫星量子通信实验成功 称比中国成本低

时间:2017年07月12日 信息来源:观察者网 点击: 【字体:

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资料图:量子科学实验卫星与量子通信地面站建立天地链路

据新华社报道,日本信息通信研究机构11日宣布首次用超小型卫星成功进行了量子通信实验,该机构称这使超远距离、高保密性卫星通信网研究向前迈进一大步。

日本信息通信研究机构称,他们使用一颗名为SOCRATES的超小型卫星进行了量子通信实验,在卫星和位于东京都小金井市的一个地面站之间成功进行了光子单位的信息传送。

SOCRATES卫星只有50千克,搭载一个重6千克的小型量子通信传输装置,在600公里高的轨道上以每秒7千米的速度高速移动,并以每秒1000万比特(bit)的速率向地面站发送光信号。地面站一边接收一个个光子一边将信号复原。

日本信息通信研究机构说,这一研究表明,原本需要大型卫星的量子通信现在也可以用更低成本的小型卫星来实现,预计未来将有更多研究机构和企业投入到量子通信产业中,这有助于太空产业的进一步发展。

相关研究成果已发表在英国《自然·光子学》月刊网络版上。

此前,中国在量子通信技术方面也实现突破。据新华社6月16日消息,中国科学家15日(当地时间)在美国《科学》杂志上报告说,中国“墨子号”量子卫星在世界上首次实现千公里量级的量子纠缠,这意味着量子通信向实用迈出一大步。

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自然科学网头版截图(6月16日上午)

据日本通讯机构发表的相关论文称,目前只有日本和中国能够在太空证明这些技术,但中国使用的墨子号重量为是640公斤,而日本却用了50公斤级的卫星。

在技术方面,中日也存在差异。相较于地面站,卫星的移动速度很快(约7公里/秒),因此,由于多普勒效应,当到达地面站的时候,激光信号的波长要转移到一个更短的波长上,而当离开地面站的时候,则要转移到一个更长的波长上去。

在中国的量子通信实验里,这种同步是采用专用的激光发射同步信号的实现。

相比之下,日本能够通过使用量子信号本身实现同步。为了实现这一目标,日本在量子通信信号上使用了一个约32000比特的特殊的同步序列,并且其量子接收器不仅能够实现量子通信,还能直接地只利用弱量子信号,实现同步以及进行偏振轴匹配。

量子通信技术被认为是“保障未来信息社会通信机密性和隐私的关键技术”。

英国《金融时报》报道称,量子通信为了保密而使用的量子密钥分发(QKD)网络比广泛使用的电子通信形式更安全。

电话或互联网电缆等传统通道可能被窃听者窃听,而发送者或接收者不会察觉。但是,如果量子通道被窃听,它会改变正在中继的信息,这种异常会提醒通信双方:有什么地方不对劲。

除了提高支付和其他金融服务的安全性以外,这种网络只要实施得当,就会使境外政府窃听中方通信变成一项不可能的任务。

中国在量子通信研究上的成就已经获得了国际认可。上海纽约大学的量子物理学家蒂姆·贝尔纳斯在接受英国《金融时报》的采访时表示,“中国在量子研究方面取得了惊人的成就。”“这些项目(指量子研究)在其他地方会被认为过于昂贵。”

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日本量子密码学专家佐佐木雅英也曾表示,中国在该领域已经急速上升到顶端,并可能在量子通信技术标准发展方面发挥带头作用。

近日中国在量子通信的商用方面也取得进展。据央视新闻7月9日报道,我国首个商用量子通信专网——济南党政机关量子通信专网近日完成测试,保密性、安全性、成码率的测试均达到设计目标,整套网络预计今年8月底正式投入使用。

济南党政机关量子通信专网从5月开始测试以来,完成了50多个项目的测试,所有用户之间的通信实现了每秒产生4000多个密码的绝对保密性。

目前,世界各国在量子技术研究方面都取得了不同进展。

加拿大安大略省滑铁卢大学量子计算研究所(IQC)宣布,经过八年的努力,研究人员在量子密钥分发(QKD)上取得突破,成功地将量子信息从地面站传输到移动的飞机上。

今年4月,加拿大太空局宣布借鉴中国的成功经验开展量子卫星试验,滑铁卢大学的克里斯托弗·波领衔开发了原型接收机,将其安装在一架双水獭飞机上,以与低轨道卫星相似的角速度接受地面站发来的信号。

2016年3月,欧盟委员会发布《量子宣言(草案)》,计划于2018年启动10亿欧元的量子技术项目。其中在量子通信方面,规划5年内突破量子中继器核心技术,实现点对点安全量子通信。

10年内实现远距离量子网络、量子信用卡应用等,目标融合量子通信与经典通信,“保卫欧洲互联网安全”。

2015年,美国航空航天局计划再其总部与喷气推进实验室之间建立一个远距离光纤量子通信干线,该干线直线距离600公里,光纤皮长1000公里,拥有10个中转基站,并计划星地量子通信。

2015年12月9日,美国航空航天局与谷歌宣布,他们制造出了第一台真正利用量子机制运算的电脑,并称这台代号D-WAVE2X的计算机运算速度可以达到普通电脑的一亿倍。


(作者:佚名)
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