有了量子卫星,光子传输效率比光纤高一万亿亿倍!

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  出品| 网易新闻学院

  作者| 墨子沙龙 X Sheldon

  2016年8月16日,“墨子号”量子科学实验卫星于在酒泉用长征二号丁运载火箭成功发射升空。说起量子卫星你可能有点陌生,但墨子你一定不陌生——“墨子号”就是以古代科学家墨子的名字来命名,是为了纪念墨子早期在物理光学方面的成就。

  言归正传,那么这个“墨子号”究竟是用来干嘛的?据说,为了完成量子通信实验,“墨子号”需要用光子向地面站发送量子密钥。而有了量子密钥,就可以加密信息,防止泄露。

  那它又是如何发射、接受光子的呢?近日,“墨子号”公开接受采访,向大家揭开了这个秘密!











  参考文献:Sheng-Kai Liao, et al.,Satellite-to-ground quantum key distribution.

  注:如果在卫星和地面站之间的不是太空和大气层,而是一根1200公里长的光纤,量子通信恐怕就搞不成了。

  这是因为大气层虽然会折射和吸收光子,但大气层相对稠密的部分毕竟只有十几公里。

  就算一根光纤产生的光子损耗很小,但如果将1200公里的光纤连起来,损耗就非常恐怖了。

  在1200公里的光纤中,假设量子实验卫星每秒能发射一百亿个光子,再假设地面望远镜安装了探测效率100%的完美探测器,那么地面要想成功接收一个比特的密钥,也需要花上数百万年的时间!

  所以,在这样的距离上,量子实验卫星和地面之间的传输效率足足比同等距离地面光纤信道高了一万亿亿倍,也就是100 000000 000 000 000 000倍!

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