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　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事在國際上首次實(shí)現(xiàn)了白天遠(yuǎn)距離（53公里）自由空間量子密鑰分發(fā)，通過地基實(shí)驗(yàn)在信道損耗和噪聲水平方面驗(yàn)證了未來構(gòu)建基于量子星座的星地、星間量子通信網(wǎng)絡(luò)的可行性。相關(guān)成果7月24日在線發(fā)表于《自然·光子學(xué)》上。

　　基于衛(wèi)星平臺(tái)的量子通信是構(gòu)建覆蓋全球量子通信網(wǎng)絡(luò)最為可行的手段，“墨子號(hào)”目前已經(jīng)在國際上成功實(shí)現(xiàn)了首次星地量子通信。然而由于陽光噪聲的影響，“墨子號(hào)”衛(wèi)星只能在夜晚工作，單顆該類低軌道衛(wèi)星至少需要三天才能完成全球范圍內(nèi)地面站點(diǎn)的覆蓋。

　　為了提高通信覆蓋率，一種可行的解決途徑是構(gòu)建由多顆衛(wèi)星組成的量子星座，建立覆蓋全球的實(shí)時(shí)量子通信網(wǎng)絡(luò)。為了構(gòu)建量子星座，需要突破以下兩個(gè)技術(shù)難題：一是通信距離較遠(yuǎn)導(dǎo)致的鏈路損耗較大，星座通信鏈路損耗典型值大于40—45分貝；二是隨著衛(wèi)星軌道的升高，衛(wèi)星被太陽光照射的概率增大。

　　為抑制白天陽光背景噪聲，潘建偉團(tuán)隊(duì)從三個(gè)方面發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)：陽光背景噪聲主要包括太陽光直射部分和經(jīng)大氣分子散射部分，太陽光譜中1550納米波段光子成分較低，大氣散射對(duì)該波段散射也較小，利用這個(gè)特點(diǎn)采用1550納米波段光子開展實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)，將噪聲降低超過一個(gè)數(shù)量級(jí)；發(fā)展頻率上轉(zhuǎn)換單光子探測技術(shù)，在保持單光子高效探測的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了光譜維度的窄帶濾波，降低噪聲約兩個(gè)數(shù)量級(jí)；發(fā)展自由空間光束單模光纖耦合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高效耦合和空間維度的窄視場濾波，降低噪聲約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　研究小組在青海湖相距53公里的兩點(diǎn)間完成了白天陽光背景下的量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了太陽光背景下開展星地、星間量子密鑰分發(fā)的可行性。

　　（原載于《科技日報(bào)》 2017-07-26 01版）