潘建偉還介紹道 ， 作為建設“天地一體化”通信網絡的重要組成部分 ， “墨子號”量子衛星與普通衛星相比存在著巨大的差異 。 發射升空的量子衛星以及建設在地面的多個地面觀測站 ， 共同組成了前所未有的覆蓋地面和空間的巨大實驗網絡 。          

圖1 量子保密通信原理圖
“針尖對麥芒”的精準定位
“墨子號”量子通信衛星作為天地一體化的空間中轉站 ， 其承擔著發射和傳輸光信號的重要任務 ， 如何保證距離地球表面數百公里的光信號能夠順利被地面光學天線接收 ， 潘建偉形象化地解釋道 ， 這其中涉及到的關鍵性實驗技術的難度就好比是“針尖對麥芒”一樣 。
潘建偉介紹說 ， 由于衛星發射的光信號是極其微弱的單光子級別 ， 在由空間向地面傳輸的過程中會受到許多因素的干擾 ， 比如星光、燈光等都將成為干擾信號傳輸的背景噪聲 。 此外 ， 衛星的運動速度很快 ， 地面的光學天線必須時刻緊跟衛星的“節奏”才有可能實現信號的準確接收 。 所以 ， 在“墨子號”量子通信衛星的設計過程中 ， 不僅要克服各種噪聲的干擾保證信號源的穩定 ， 同時還要實現與地面光學天線的準確對接 。 盡管是如同“針尖對麥芒”般苛刻的實驗條件 ， 但是在我國科學家的不懈努力下 ， 如此困難的技術難題也依然得到了解決 。



圖2量子通信衛星概念圖
保密通信的“京滬干線”
被稱為“京滬干線”的地面量子通信網絡 ， 是“天地一體化”量子通信網絡的地面組成部分 。 對于“京滬干線”的建設原理 ， 潘建偉解釋道：在建設地面量子通信網絡的工程中 ， 主要的應用都集中在城市范圍內 ， 將城市之間的城域網連接起來實現城際量子通信非常關鍵 。 據介紹 ， 目前的技術僅能夠達到點對點百公里量級的量子通信 ， 所以就需要通過建立可信任的中繼站點來起到信息中轉的作用 ， 連接相距數百公里兩個城市的量子通信網絡 。 已經建立起來的北京、濟南、合肥、上海四個量子通信城域網 ， 將在可信中繼的幫助下 ， 通過光纖串聯起來 ， 構成量子通信的“京滬干線” 。 未來還將會在每個城市中建設光學天線接收衛星的信號 ， 這樣 ， 隨著“墨子號”的順利升空 ， 地面的“京滬干線”與空間的量子衛星共同構成了覆蓋全球的廣域網絡 ， 充分利用衛星覆蓋的廣域性和光纖入戶的便利性 ， 從而真正實現“天地一體化”的量子通信 。



圖3廣域量子通信網絡示意圖
開啟量子通信新時代
隨著量子衛星的發射升空和下半年“京滬干線”的完工 ， 中國的廣域量子通信體系為率先建成全球化的量子通信衛星網絡奠定了基礎 ， 人類即將實現全球范圍內衛星和地面間的首次量子通信 。 “天地一體化”的量子通信網絡即將鋪就 ， 歷經30余年的量子信息研究也將步入深化應用的時代 。 未來 ， 量子通信不僅僅只是一種全新的加密通信手段 ， 它將成為新一代信息網絡安全解決方案的關鍵技術和日益普遍的電子服務的安全基石 ， 成為保障未來信息社會可信行為的重要基礎之一 。 也許就在不遠的將來 ， 量子通信技術將如同手機、電腦一般 ， 走入尋常百姓家 。

猜你喜歡

• 中國的這九大天價茶你知道幾個？
• 不同臉色的養生方法你知道多少
• 日本“神風特攻隊”的名字來源竟然和中國有關？
• 七夕的這些習俗你還知道多少？
• 中國霍山黃芽之鄉：大化坪鎮
• 割雙眼皮多少錢
• 白褲子顯胖？從選款、搭配、風格三方面教你穿，顯瘦又時髦
• 南朝茶盤，中國茶館
• 2019年春節旅行衛生須知
• 銀內膽保健杯內膽泛黃怎么辦