全球首次实现跨越4600公里星地量子密钥分发,启东籍科学家陈宇翱为主要研究成员之一|南通发布

中国科学技术大学1月7日宣布,科研团队全球首次实现跨越4600公里星地量子密钥分发,相关论文《跨越4600公里的天地一体化量子通信网络》发表在国际顶尖学术期刊《自然》上。

据了解,该科研团队为:中国科学技术大学潘建伟、陈宇翱、彭承志等,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,以及中国有线电视网络有限公司。引人注目的是,陈宇翱作为科研团队主要研究成员之一,还是该论文的第一作者。

陈宇翱1981年4月出生于江苏启东,作为中国量子“梦之队”主要成员,家乡启东是陈宇翱梦开始的地方。在启东中学学习期间,陈宇翱获得第29届国际中学生物理奥赛理论、实验双项第一的优异成绩,填补了中国学生国际物理竞赛个人实验成绩第一的空白。

2013年,凭借在光子、冷原子量子操纵和量子信息、量子模拟等领域的杰出贡献,陈宇翱荣获2013年度“菲涅尔奖”;近年来,陈宇翱逐渐成长为中国科学技术大学微尺度国家实验室重要研究骨干,并担任了世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”工程总师。

陈宇翱告诉记者:量子是非常神奇的东西,尤其是量子纠缠。量子通信是利用量子的叠加态和纠缠效应进行信息,量子通信提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性。因此,量子通信是迄今唯一被严格证明无条件安全的通信方式,可以有效解决信息安全问题。

“京沪干线”项目2013年7月由国家发改委批复立项,中科院统一领导,中科大作为项目建设主体承担。整个项目建设周期42个月,2016年底完成了全线贯通和星地一体化对接,2017年8月底在合肥完成了全网技术验收,2017年9月底正式开通。

陈宇翱介绍说,4600 公里量子保密通信距离,由两部分组成:地面上的超过 2000 公里的量子保密通信“京沪干线”,以及借助太空中“墨子号”卫星实现的 2600 公里通信链路。

据了解,该项成果的量子通信网络由 700 多个光纤量子密钥分发(QKD)链路和 2 个高速“卫星-地面”自由空间 QKD 链路组成。地面光纤网络采用可信中继结构,覆盖 2000 多公里,卫星对地面 QKD 的平均密钥传输速率达到每秒 47.8 kb,比之前提高了 40 倍以上,其信道损耗可与对地静止卫星和地面之间的信道损耗相比,从而使通过地球同步卫星构建更通用和超长的量子链路成为可能。

目前,研究人员通过集成光纤和自由空间 QKD 链路,QKD 网络扩展到了 2600 公里以外的远程节点,使网络中的任何用户都可以与其他任何用户进行通信。

据了解,这条全球首个天地一体化量子通信网络在政务、金融、电力等领域进行了实际应用示范,已服务超过 150 名行业用户。经过了3年多的稳定性和安全性测试,结果证明它能抵御目前已知的所有黑客攻击方案。

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