2016年8月16日,世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星墨子號發(fā)射升空。墨子號上天肩負著三大科學實驗任務:星地間高速量子密鑰分發(fā)實驗;星地間量子糾纏分發(fā)檢驗貝爾不等式;星地量子隱形傳態(tài)。這三大任務在墨子號升空一年的時間里就已圓滿完成,之后墨子號還完成了洲際量子密鑰分發(fā)、基于糾纏的無中繼量子密鑰分發(fā)等一系列實驗。設(shè)計壽命只有兩年的墨子號目前依然在太空中服役。
墨子號只是一顆實驗衛(wèi)星,由于在太空中需要避開太陽光的干擾,墨子號的軌道高度設(shè)計為500千米,只能在夜晚過境期間進行科學實驗。要想建立天地一體的廣域量子通信網(wǎng)絡體系,只有一顆墨子號肯定是不可以的,并且技術(shù)路線也要做適當調(diào)整。
7月27日,“濟南一號”微納衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地發(fā)射升空,這是世界首顆用于量子密鑰分發(fā)終端的微納衛(wèi)星。濟南一號總質(zhì)量98千克,和墨子號的631千克相比,濟南一號個頭明顯偏小。同時其軌道更低,也就預示著研發(fā)成本更低。這些特征釋放出明顯的商用信號,也預示著濟南一號不會是一顆星在戰(zhàn)斗。
衛(wèi)星的軌道更低,意味著衛(wèi)星可能會在幾年后自行墜入大氣層燒毀。這樣的衛(wèi)星設(shè)計壽命不會很長,研發(fā)及維護成本較低。同時舊衛(wèi)星的淘汰更有利于將新技術(shù)應用到新的衛(wèi)星上。另外在經(jīng)典信道方面,墨子號采用的是微波信道,信道資源有限,成碼效率很低。濟南一號的信道電磁波頻率是墨子號的6倍,產(chǎn)生密鑰的效率更高,同時借助地面上的小型站點就可以實現(xiàn)實時成碼。
濟南一號的上天無疑是邁出了量子通信商業(yè)化道路上的堅實一大步。濟南一號這顆衛(wèi)星的命名也應該有含義的,有一號意味著還會有二號、三號等,有濟南意味著可能還會有合肥、上海等。一個完整的量子通信網(wǎng)絡體系可以從濟南一號上窺見雛形。量子衛(wèi)星在白天高噪音背景下的密鑰傳輸也早有研究并取得過重大進展,相信由高、中、低軌道量子通信衛(wèi)星及地面站組建起的全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡體系會在不久的將來投入到應用中。目前世界上越來越多的大國加強了對量子通信、量子計算的投入和研究,處在量子通信領(lǐng)跑位置的中國不能有所松懈。
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