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baccarat:量子通讯获重大进展:无人机组网成为可能,南大科研团队立功

admin2个月前60

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原题目:量子通讯获重大希望:无人机组网成为可能,南大科研团队立功

量子盘算、通讯、加密——这些手艺名词听起来还很高峻上,离进入平时国民的生涯还很远。

不外,借助无人机的气力,最近量子通讯移动组网方面取得一次要害希望。而获得这个希望的主角是一所海内大学科研团队——南京大学团队。该团队首次使用光学中继,削减信号消耗,还将中继节点放到了载荷只有几千克的小型无人机上。

这一希望,有望在未来使得无人机组网的量子通讯成为可能。

包罗美国物理学会和中国《国家科学谈论》(National Science Review) 等在内的国际权威机构和期刊,克日刊登了南京大学固体微结构物理国家重点实验室的论文 Optical-Relayed Entanglement Distribution Using Drones as Mobile Nodes.

论文详细先容了该团队最近的一项实验,首次将光学中继的节点放到了出于航行状态的小型无人机上,在分发距离1公里的情况下,仍然高度保持了光子对的纠缠特征,证明了量子链路的有效性。

通例的电子通讯接纳电或波信号,通过光纤或空气流传,而量子通讯作为现在最前沿的通讯手艺偏向,其事情原理是量子的纠缠效应,也即两个粒子在相互相互作用后成为纠缠粒子,划分放在通讯的双方,对其中一个粒子举行丈量便可立刻得知另一个粒子的状态。由于这种效应,量子通讯险些无法被截取和窃听,可以被用于加密通讯。

此前,自由空间内的光量子通讯,已经在距离跨越1000千米的卫星和地面站之间乐成实现。不外卫星的造价和运维昂贵,难以顺应地面上随时发生、不停转变的需求,通讯量较低,若是要实现更大局限更长时间的笼罩,需要全球卫星组网。

而在固网量子通讯方面,光纤可以用于远距离传输,但链路局限受限于光纤网络基础设施,而且光纤也有传输消耗,同样需要中继点。

而南大团队的这项研究证明了,接纳相对更为廉价的小型无人机等装备,完全可以在相对更近的距离内组建量子通讯网络,而且由于无人机的可移动性,组网可以加倍天真,网络的可用性也比卫星量子通讯更高(卫星通讯存在窗口限制)。

南大学生刘华颖、田晓慧、范鹏飞、顾昌晟等人为本论文的配合第一作者,固体微结构物理国家重点实验室谢臻达、龚彦晓、祝世宁教授等人为配合通讯作者。

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在去年年头的前序实验中,团队已经证明了无人机网络在雨天等多种气象条件下事情的能力。连系该团队在量子纠缠光源制备手艺突破的基础上,本次研究又实现了多项手艺创新。

谢臻达教授透露,这次实验接纳的量子纠缠光源重量只有468克,加上光信号收发一体系统,重量仅3.7千克,最终,单架无人机的腾飞重量只有35千克左右。这一实验,在自由空间光量子通讯领域内,首次实现要害器件的高度集成化、轻量化,而且实现了光链路可靠毗邻。

简朴来说,在无人机A上,量子纠缠分发系统接纳水晶将一枚光子分裂成一对纠缠的光子,其中一枚发送给距离400米的地面站1,另一枚通过距离200米的中继无人机B,发送给和B距离400米的地面站2。整个通讯网络的横跨长度为1千米。

为了解决自由空间光量子通讯常见的光衍射导致的损失,团队设计了一套光的准直系统,在无人机B上重塑接收到光子的波前,使得光子能以更高效率被中继,让地面站更容易光测到。

团队举行测试后发现,两个地面站收到的光子能够保持纠缠特征(CHSH S值为2.59±0.11),证明了整个系统虽然相对低成本,但在小巧、天真的基础上,仍然能够杀青量子通讯的基准目的。

谢臻达示意,希望未来能够通过高空无人机、气球等更多种类的平台,构建更长距离(300公里)的通讯链路。除了拉长通讯距离之外,这样做还可以改善自由空间光量子通讯在差别天气和污染情况下的通讯质量。

前面提到,当下的量子通讯要么在纯地面(光纤),要么在地面-太空(卫星)完成。而南大团队的这项研究,获得了不少国际上的量子通讯专家的赞赏。大多数人都以为这项研究填补了两者之间的空缺,让更大局限的量子通讯组网成为可能。

想象在未来,那些有量子通讯需求的用户,不再需要守候卫星通讯窗口,或者必须要前往特定的地面光纤通讯站——只用无人机,即可随时随地完成组网,实现通讯。

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