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卫星研究证明全球量子通信将是可能的

发布时间:2019-06-06 20:10 来源:澳门新濠天地

  意大利的研究人员已经证明了高轨道全球导航卫星与地面站之间量子通信的可行性,在单光子水平上进行了超过20,000公里的交换。

  里程碑实验证明了使用全球导航卫星系统(GNSS)在全球范围内进行安全量子通信的可行性。今天在量子科学与技术杂志上全文报道。

  共同主要作者Giuseppe Vallone博士来自意大利帕多瓦大学。他说:“基于卫星的技术可以实现广泛的民用,科学和军事应用,如通信,导航和定时,遥感,气象,侦察,搜救,太空探索和天文学。

  “这些系统的核心是安全地将轨道卫星的信息和数据传输到地球上的地面站。因此,保护​​这些信道免受恶意攻击者的攻击至关重要。

  “通过使用量子信息协议作为量子密钥分配(QKD),空间量子通信(QC)代表了一种保证卫星对地和卫星间光链路无条件安全的有希望的方法。”

  该团队的结果显示,俄罗斯GLONASS星座和意大利航天局的太空大地测量中心在两颗不同卫星之间首次交换了几个光子。

  共同主要作者Paolo Villoresi教授说:“我们的实验使用了安装在卫星上的无源逆反射器。通过估计信道的实际损耗,我们可以评估专用量子有效载荷和接收地面站的特性。

  “我们的研究结果证明了GNSS在可达到的信噪比和检测率方面的可行性。我们的工作扩展了长距离自由空间单光子交换的极限。之前展示的最长信道长度约为7,000 km,在我们2016年报告的使用中地球轨道(MEO)卫星的实验中。“

  虽然由于光学通道的损失,高轨道卫星构成了巨大的技术挑战,但Villoresi教授解释了该团队在其研究中关注高轨卫星的理由。

  他说:“低地球轨道(LEO)卫星的高轨道速度对全球覆盖非常有效,但限制了它们从一个地面站的可见时间。相反,使用更高轨道的卫星可以延长通信时间,达到全球导航卫星系统的情况只有几个小时。

  “QC还可以为卫星到地面和卫星间链路提供有趣的GNSS安全解决方案,这可以为交换信号的认证,完整性和机密性提供新颖无条件的安全协议。”

  Giuseppe Bianco博士是意大利航天局空间大地测量中心主任和共同作者,他说:“与GNSS卫星的单光子交换是科学和应用方面的重要结果。它非常适合于意大利太空量子通信路线图,这是我们与帕多瓦大学合作的最新成果,自2003年以来一直在稳步发展。“

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