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全球首個集成量子通信網絡

中國科學家擁有全球首創的 量子通訊網絡 創建了將地球上的700多條光纜連接到兩顆衛星的方法。 它的長度超過4600公里,將北京到上海的用戶連接起來。 它是世界上最大的此類網絡,並且在數據安全性方面邁出了重要的一步。 合肥科技大學的潘建偉,陳宇澳和彭承志在“性質“(http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-03093-8)。它們為將來類似通信技術的全球實際應用帶來希望。

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量子通信

什麼是量子通信? 它使用量子信號來傳輸數據,從而幾乎不可能進行盜竊。 它解決了現代互聯網面臨的最大問題之一,即它容易受到黑客攻擊。

量子物理學知道“糾纏“以簡單的方式,人們可以說兩個粒子彼此之間保持如此緊密的聯繫,以至於它們始終具有孿生形狀。試圖操縱其中一個粒子也會立即改變另一個粒子,無論它在哪裡。組合使得不可能進行黑客攻擊,因為它將立即被攔截並且被攻擊的信號將得到解決。


量子通信的核心是量子密鑰分配(QKD),它使用粒子的量子狀態來創建零和一的序列。 發件人和收件人之間的每一次攔截嘗試都會更改此順序(密鑰),並立即註意到。 與傳統的數據加密(例如區塊鏈技術)相比, 量子通信 絕對安全它用於轉移銀行,軍事或政府部門 關鍵基礎設施信息 故意的。


QKD基礎架構

但是,那 QKD技術 重大限制,特別是在範圍方面。 到目前為止,它已使光纖能夠在幾百公里的距離內傳輸數據,而通過衛星和地面站能夠在約一千公里的範圍內傳輸數據。 2016年,中國推出了世界上第一個 量子通信衛星(QUESS)這使得該技術可以在相距2.600公里的兩個地面站之間使用。 2017年,北京和上海之間為QKD完成了2.000多公里的專用光纖網絡。

在可信賴中繼的幫助下,地面光纖網絡和衛星連接得以集成。 這樣就可以建立一個通信網絡,為全國150多個用戶提供服務,包括國家和地方銀行,市政能源網絡和政府網站。

中國研究人員的工作證明,量子通信技術可以在未來大規模應用。 也可能有一個全球 量子通訊網絡 當國家網絡集成在一起並且大學,機構和公司聚集在一起以標準化相應的協議和設備時創建。

提高效率

近年來,中國團隊對網絡進行了深入的測試和改進。 研究人員設法確定了 QKD密鑰生成傳輸速率提高了40倍,達到每秒47,8 kb,並且還增加了地面密鑰傳輸的範圍。
來自奧地利,意大利,俄羅斯和加拿大的研究人員對量子網絡的進一步發展感興趣。 除其他事項外,他們希望將一顆衛星升到足以使一顆 QKD數據傳輸 更遠的距離。