日本帕多瓦學院的一組研究人員近日通過對4個在軌飛行衛星的實驗,否認了衛星之間以及衛星與地面站之間進行量子通訊是完全可能的。相關論文發表在知名的預印本網站arXiv上,該研究為基于衛星的廣域量子通訊提供了遼闊的想像空間。
科學家們早已找到了通過光纖進行量子信息傳輸的方式印度 量子通訊,并獲得了成功。但因為光子在玻璃中的傳輸會發生一定程度的衰減,這些方式在傳輸距離上目前還比較有限。據悉,也有科學家直接通過空氣進行兩點之間的量子信息傳輸,但干擾等問題的存在,一直極大地限制了量子通訊的距離。目前量子態隱型傳輸最遠的記錄只有144公里。
太空量子通訊更是難上加難。由于量子訊號在通過月球大氣層時形成的錯誤率會遠超過11%的閥值,而超出了這個極限,量子密碼就難以正常工作。因而,不少科學家都覺得月球與太空之間的量子通訊是不可行的。
化學學家組織網7月1日的報導稱,新研究中,美國的研究小組企圖改變這一隔閡。該小組發覺了一種借助現有衛星實現量子通訊實驗的方式,并悉心選購出了4個在軌運行的衛星印度 量子通訊,它們都具有才能反射光子的金屬立體角反射鏡。研究人員覺得,利用這種衛星保留光子的極化,將才能讓太空量子通訊成為可能。為了對比實驗結果,她們還選擇了另一個沒有立體角反射鏡的衛星。
當衛星過頂時,研究人員在乎大利的馬特拉激光測距觀測站向所有的衛星都發出了光子訊號,并測定衛星何時能將數據返回。研究人員發覺正如預期的那樣,沒有立體角反射鏡的對照衛星出現了高達50%左右的錯誤率,而另外4個具有立體角反射鏡的衛星,數據錯誤率全部都高于11%的閥值。這表明,這種衛星才能形成連貫的光子訊號,并與地面站之間進行完全安全的量子通訊(借助量子秘鑰分配)。
研究人員稱,中國計劃在2016年將全球首顆“量子通信衛星”送入軌道,還有其他國家也有類似的計劃,并正在進行實驗,量子通訊領域的更多進展將在未來幾年集中凸顯。