在“墨迹”卫星的帮助下，来自中国、新加坡和英国的物理学家用最长的、不受黑客攻击的成熟量子通信线路连接了南山和德令哈市。
“使用通信卫星，我们在相距 1120 公里的两个地面站之间进行了量子密钥交换。 这是因为我们将纠缠光子的传输效率提高了大约四倍，并实现了每秒 0,12 位的速度，”研究人员写道。
现代量子通信系统运行中的主要问题之一是光在通过光纤时会逐渐“衰减”。 因此，在使用地面数据传输系统时，量子网络节点之间的距离现在只有几百公里。
物理学家正试图通过两种方式解决这个问题。 一方面，它可以在所谓的量子信号中继器的帮助下被绕过——这些设备可以读取进入其中的量子信号，放大它们并将它们发送给收件人，而不会破坏数据的完整性。
另一方面，不通过地面光纤电缆，而是通过通信卫星交换数据，可以增加量子信息的传输范围。 特别是早在 2016 年 月，中国科学家在上海大学潘建伟教授的领导下发射了类似的装置——墨子轨道探测器。 此外，他们还成功地将其用于首次“洲际”量子信息传输会议。
正如潘和他的同事所指出的，这些实验表明，加密数据可以以类似的方式传输。 然而，传输的光子数量不足以完全加密地面通信线路标准协议中的连接。
这是因为“墨子”留在地面站“视野”的时间很短。 在此期间，您需要有时间传输用于加密数据的完整密钥，这些数据将通过固定线路传输。 这可以通过两种方式实现——提高现有系统检测纠缠光子的效率，或者使它们的来源更强大。
潘和他的同事们选择了第一条路线，提高了作为宇宙量子信号接收器的地面望远镜的灵敏度，并开发了新的光学和机械组件，使这些仪器能够更精确地瞄准 Mo-Tzu 并捕获更多纠缠光的粒子。
物理学家使用这些望远镜创建了一条永久通信通道，连接中国南山市和德令哈市，这两个城市相距 1120 公里。 它可以在与卫星的短暂通信会话中传输用于数据加密的完整密钥，持续时间不超过 285 秒。 这段时间，“墨迹”在南山和德令河两地同时出现。
因此，正如潘和他的同事所指出的那样，科学家们打破了量子密钥传输距离的所有现有“地面”记录。 过去，物理学家只能在百公里左右的距离上达到这一成就，而“墨子”却能将这一成就提高十倍。
然而，到目前为止，数据传输的速度极低——传输一个字节的信息大约需要一分半钟。 科学家们认为，如果将“墨子”号上的发射器功率提高两个数量级，他们将能够将量子密钥的发送速度提高数百倍。 他们已经在其他卫星实验中做到了这一点。
如果这个想法成功，物理学家希望它将“Mo-Tzu”从实验量子卫星转变为一类通信系统，可以在实践中用于创建一种宇宙量子互联网。
另请阅读：