加拿大的研究人員已在2017四月宣布，他們的一項(xiàng)最新研究成果將是通過移動(dòng)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)安全的 量子通信 邁出的重要一步。

這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在近期的《量子科學(xué)與技術(shù)》雜志上，研究表明，第一個(gè)量子密鑰從地面發(fā)射機(jī)分發(fā)傳輸?shù)揭苿?dòng)的飛機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了量子的有效載荷。

為確保試驗(yàn)預(yù)期的衛(wèi)星任務(wù)概念的有價(jià)值的證明，量子計(jì)算研究所的團(tuán)隊(duì)（IQC）和滑鐵盧大學(xué)物理和天文系的研究人員，其設(shè)計(jì)的接收機(jī)的原型的一些組件組成限制在一個(gè)微衛(wèi)星的大小并可適應(yīng)其運(yùn)行環(huán)境。

論文的作者Christopher Pugh說：“量子密鑰分配（QKD）建立的一種加密秘鑰的方式，在兩通信目標(biāo)之間具有與距離無關(guān)的牢不可破的特性。地面量子密鑰分配系統(tǒng)使用  光纖  連接，并且由于吸收損失限制在幾百公里的距離，隨著傳輸距離的增加其傳輸特性會(huì)成倍惡化。”

“自由空間的鏈接形式已被證明可以在地面上工作，可實(shí)現(xiàn)具有不同的距離，無論是在靜止和移動(dòng)的測(cè)試。但是，盡管由于幾何效應(yīng)尺度的平方距離的損失，除了大氣吸收和湍流散射，需要有清晰的視線意味著地面自由空間傳輸也僅限于幾百公里。基于衛(wèi)星的系統(tǒng)可將量子通信擴(kuò)展到全球范圍。”

為了測(cè)試他們的系統(tǒng)，該小組使用了國家研究委員會(huì)的雙水獺飛機(jī)進(jìn)行14次測(cè)試，通過距離不同的地面發(fā)射站，實(shí)現(xiàn)了量子信號(hào)鏈路的七次通訊，其所攜帶的量子密鑰成功提取了七個(gè)中的六組。

這種通信原理的主要研究者Thomas Jennewein教授說：“這是非常重要的一步，我們花了近八年的準(zhǔn)備。最后證明我們的技術(shù)是可行的。”

“我們實(shí)現(xiàn)了類似的角速率的低地球軌道衛(wèi)星的光學(xué)鏈路，并通過地面站的飛機(jī)的一些通行證，鏈路可在10秒時(shí)間內(nèi)建立位置數(shù)據(jù)傳輸。我們看到了幾分鐘內(nèi)的鏈接時(shí)間和接收量子比特錯(cuò)誤率通常在三和五之間，產(chǎn)生安全密鑰長(zhǎng)度可達(dá)868 kb。”

Jennewein 說“我們已經(jīng)證明了這種作用原理，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也提供了建立未來的衛(wèi)星任務(wù)的藍(lán)圖，只等加拿大政府宣布發(fā)射一個(gè)用于量子通訊的衛(wèi)星了。”