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通過衛(wèi)星來實現(xiàn)量子通信的示意圖
據(jù)《新科學(xué)家》雜志等媒體綜合報道，一支意大利和奧地利科學(xué)家小組宣布，他們首次識別出從地球上空1500公里處的人造衛(wèi)星上反彈回地球的單批光子，實現(xiàn)了太空絕密傳輸量子信息的重大突破。這一突破標明在太空和地球之間可以構(gòu)建安全的量子通道來傳輸信息，用于全球通信。此研究成果發(fā)表在3月28日出版的《物理學(xué)新雜志》上。
由意大利帕多瓦大學(xué)的炮羅·維羅來斯和愷莎爾·巴伯利領(lǐng)導(dǎo)此研究小組，成功地利用意大利名為馬泰拉（Matera）激光測距天文臺的1.5米望遠鏡向地球上空1500公里處的日本阿吉沙（Ajisai）人造衛(wèi)星發(fā)射出光子并讓此衛(wèi)星將這些光子反彈回到了原始出發(fā)地。這標志著無法偷聽的量子編碼通信可望通過人造衛(wèi)星來實現(xiàn)。全球通信公司和銀行將對此消息大受歡迎。
去年6月，一個由奧地利、英國、德國研究人員組成的小組在量子通信研究中通過創(chuàng)下了通信距離達144公里的最遠紀錄。而要達到更遠的距離很難，因為大氣容易干擾光子脆弱的量子狀態(tài)。而巴伯利小組想出了解決辦法，通過人造衛(wèi)星來發(fā)送光子。由于大氣隨高度的增加而日趨稀薄，在衛(wèi)星上旅行數(shù)千公里只相當于在地面上旅行8公里。
日本Ajisai 衛(wèi)星有318面鏡子
為證實地面能觀測到從軌道衛(wèi)星上發(fā)送回來的光子，此研究小組從意大利馬泰拉（Matera）激光測距天文臺的望遠鏡向阿吉沙（Ajisai）人造衛(wèi)星發(fā)射出一束普通的激光。阿吉沙（Ajisai）人造衛(wèi)星由318面鏡片組成，從精確的鏡片上反彈回來的單批光子成功地回到了此天文臺。
參與此項研究的奧地利維也納的量子光學(xué)和量子信息研究所著名量子物理學(xué)家安頓·宰林格（Anton Zeilinger）認為太空至地球的量子通信是一項可行技術(shù)。宰林格正在打造一個人造衛(wèi)星，用于產(chǎn)生糾纏光子，接收信息并對信息編碼，之后再將編碼的信息反射回來，以建立全球量子通信網(wǎng)絡(luò)。
意大利馬泰拉（Matera）激光測距天文臺
量子通信是利用了光子等粒子的量子糾纏原理。量子信息學(xué)告訴人們，在微觀世界里，不論兩個粒子間距離多遠，一個粒子的變化都會影響另一個粒子的現(xiàn)象叫量子糾纏，這一現(xiàn)象被愛因斯坦稱為“詭異的互動性”�？茖W(xué)家認為，這是一種“神奇的力量”，可成為具有超級計算能力的量子計算機和量子保密系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
量子通信是經(jīng)典信息論和量子力學(xué)相結(jié)合的一門新興交叉學(xué)科，與目前成熟的通信技術(shù)相比,量子通信具有巨大的優(yōu)越性，具有保密性強、大容量、遠距離傳輸?shù)忍攸c。量子通信不僅在軍事、國防等領(lǐng)域具有重要的作用，而且會極大地促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。自1993年美國IBM的研究人員提出量子通信理論以來,美國國家科學(xué)基金會、國防高級研究計劃局都對此項目進行了深入的研究,歐盟在1999年集中國際力量致力于量子通信的研究,研究項目多達12個。日本郵政省把量子通信作為21世紀的戰(zhàn)略項目。
