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新加坡科学家在人造卫星上证明了量子纠缠,网

作者:admin 时间:2020-07-18 13:01

量子纠缠是指两个粒子在一段距离内变得不可分割地联系在一起,因此一个粒子在某个方面充当另一个粒子的指示器,这条牢不可破的链路也许有一天会成为超高速、超安全的量子互联网的基础,虽然量子互联网还有一段路要走,但如果我们想让它工作的话,还需要除光纤以外的多种设备支持,因此,科学家们正在通过各种新的技术和手段来测试量子纠缠,甚至将实验室搬上了太空。

近日,新加坡国立大学国立量子技术中心(CQT)的一项实验项目就将实验地点选择在了太空中一个名为SpooQy-1 CubeSat的人造卫星上面并使用蓝色激光二极管和非线性晶体来产生纠缠光子对。SpooQy-1 CubeSat通常会被人们称为量子纳米卫星,它是一种基于QKD(量子密钥分配)的技术,由于其符合CubeSat标准,因此科学家们计划在3U CubeSat上进行演示实验。

而对于标准CubeSat卫星来说,它是一种用于太空研究 的 小型卫星,由 10 cm×10 cm×11.35 cm 立方单位的倍数组成。 每单位的立方卫星重量不超过 1.33 公斤,立方卫星常由 国际太空站 上的人员部署进入轨道,或作为 发射载具 上的 次要荷载。 截至 2019 年 1 月,人类已发射超过 1000 枚立方卫星。已有 900 多个成功部署至轨道、80 多个因发射失败而被摧毁。

新加坡国立大学的量子物理学家艾托尔·维拉尔(Aitor Villar)认为,或许在不久的将来,人类可以建成全球量子网络通信系统,将量子信号传输给地球上或太空中不同的量子接收设备。这些信号可用于实现任何类型的量子通信使用,从用于极其安全的数据传输的量子密钥分配到量子隐形传态,即通过在远处复制量子系统的状态来传输数据信息。

可以说这项技术在许多应用领域都会是颠覆性的,它不仅能运用于实际的太空环境当中,而且还是在一个小于20厘米×10厘米(7.87英寸×3.94英寸)的设备上完成的,并且这个设备的重量只有2.6公斤(5.73磅)。

艾托尔·维拉尔表示:虽然中国的量子科学实验卫星Micius是人类史上第一个在外太空中开展的量子通信实验项目,但SpooQy-1相比于Micius来说体积更小,如果我们要使用卫星作为未来量子通信的基础,那么其设备体积将是至关重要的。

SpooQy-1 CubeSat于去年从国际空间站发射升空,它的特殊设计之处在于能够保护纠缠的光子源不受来自地球及其周围轨道的压力和温度的影响。SpooQy-1 CubeSat上的光子对在16摄氏度到21.5摄氏度(60.8摄氏度到70.07华氏度)之间会纠缠在一起。不仅如此,该系统还被设计成可以在低功耗的环境状态下运行。在接下来的几年里,研究小组希望研制出一种量子接收器,它可以与SpooQy-1 CubeSat卫星进行通信,并提高SpooQy-1 CubeSat设备支持量子网络的整体能力。

以太空为基础背景的全球量子网络研究势必会成为未来天基量子领域的重要组成部分,同时也彰显着国与国之间针对空间探索的科技水平,作为航天大国的我们,自然不能落后于人,是这样吗?欢迎评论区留言。