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葡萄游戏厅:【央广网】中国成功组建天地一体化量子通信网络

时间:2021-01-11 13:11:09 来源:央广网

  央广网北京1月8日消息(记者刘军 安徽台记者方田 蔡薇)据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道,中国科学技术大学潘建伟院士团队与中科院上海技术物理研究所等单位合作,在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上,成功组建了世界上首个天地一体化的广域量子通信网络。经过两年多的稳定性测试、安全性测试,这一成果7日在国际学术期刊《自然》发表。


  科研团队在论文中表示,这项工作表明量子技术成熟到了足以实用的地步,能够通过地面光纤及卫星将更多国家量子网络连接起来,进而实现全球量子网络。


  中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟称,建设广域量子通信网络,最大的用处在于可以实现无条件的保密通信,抵御黑客攻击,保护用户的信息安全。“信息安全不仅对国家很重要,对个人来说也是非常重要的。比如每天银行的转款、银行的账户信息、密码都是不能泄露的;无人驾驶的时候,远程控制汽车系统要尽可能防止被黑客攻击,不然车辆行驶的安全就得不到保证。量子通信在原理上可以提供一种无条件安全通信的手段,可以在未来大幅度提升信息安全的水平。”


  量子密钥分发主要有光纤和自由空间两种实现方式。光纤技术的信道稳定性较好,不易受到温度、湿度、天气等环境因素影响,可以实现基本恒定的安全码率,在城域城际范围内可以方便地连接到千家万户。2017年9月底,由中国科学技术大学作为项目主体建设的量子保密通信“京沪干线”正式开通,其总长超过2000公里,是目前世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线。“京沪干线”建成后,开展了长达两年多的相关技术验证和应用示范以及大量的稳定性测试、安全性测试及相关标准化研究,通过了光子数分离攻击、致盲攻击、时移攻击、波长依赖攻击和一些潜在的特洛伊木马攻击等安全性测试,结果表明,“京沪干线”可以抵御目前所有已知的量子黑客攻击方案,同时京沪干线网络的密钥分发量可以支持1.2万以上用户同时使用。


  中国科学技术大学教授陈宇翱说:“现在原则上是能够支持万用户的。城域网的各个用户节点,以及到乌鲁木齐那边,节点上任何两点之间都能够成功组建量子加密的通信。”


  在超远距离、移动目标、岛屿和驻外机构等光纤资源受限的场景,可以通过卫星中转的自由空间信道连接。2016年我国成功发射了“墨子号”量子卫星,已经圆满实现预定的三大科学目标。“墨子号”与河北兴隆地面站建立了自由空间光链路,在1200公里的通信距离上,星地量子密钥的传输效率比同等距离地面光纤信道高20个数量级。


  中国科学技术大学教授彭承志说:“量子密钥的分发,使我们可以从卫星上、从外太空,直接把密码(通道)在卫星和地面之间建立起来。卫星有一个好处,它可以全世界到处跑,假如不追求覆盖率,一颗卫星可能就能够把全球都覆盖了,可以让全球任意一个大使馆实现密钥的分发。”


  通过将地面光纤和自由空间结合,可以实现大规模、全覆盖的全球化量子通信网络。中国科学技术大学潘建伟院士团队与中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作,在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上,成功组建了世界上首个天地一体化的广域量子通信网络。这一成果7日在国际学术期刊《自然》发表。《自然》杂志审稿人评价称,这是地球上最大、最先进的量子密钥分发网络,是量子通信“巨大的工程性成就”。


  陈宇翱称:“它覆盖的面积是从北京到上海,实际上光纤总共2000多公里;另外我们通过卫星连到了乌鲁木齐,这个是横跨了2600公里。所以我们叫跨越4600公里的天地一体化的量子通信网络。”


  最新建成的广域量子通信网络集成了700多条地面光纤量子密钥分发链路和两个卫星对地自由空间高速量子密钥分发链路,整个网络覆盖我国四省三市32个节点,包括北京、济南、合肥和上海4个量子城域网,通过两个卫星地面站与“墨子号”相连,目前已接入金融、电力、政务等行业的150多家用户。


  最近,研究团队优化了地面站接收光学系统,在南山地面站,单轨卫星对地面站量子密钥生成速率提高约40倍。此外,研究团队还将卫星与地面的安全成码距离从1200公里延长到2000公里,其信道损耗相当于中高轨道卫星与地面之间的损耗,这为未来在中高轨卫星应用量子通信、实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了基础。


  中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟说:“希望能够建立一个覆盖全国的多横多纵的量子通信网络。另一方面,为了跟远距离和移动目标很好地链接,我们希望将来天上有高轨卫星和低轨卫星组成的所谓的星座,和地面上的多横多纵的网络连在一起,就可以构建一个全球化的实用的广域量子通信网络了。”


  央广网北京1月8日消息

  http://www.cnr.cn/china/yaowen/20210108/t20210108_525385951.shtml


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