“量子里奥的财富完整版星座”研究首次披露 “天宫二号”曾立大功

记者8月23日从中国科学技术大学得悉，该校潘建伟团队联合国科大杭州高级研究院院长、中国科学院院士王建宇团队，经过“天宫二号”和4个卫星地上站上的紧凑型量子密钥分发（QKD）终端，完成了空—地量子保密通讯网络的试验演示。相关论文日前刊登在世界闻名学术期刊《光学》上。

研究人员经过高精度主动跟瞄体系与“天宫二号”上的量子密钥分发终端协作，在地上站与方针飞行器之间树立起量子信道，并在此基础上展开了空—地量子密钥分发试验。

2016年9月，“天宫二号”共搭载14项使用载荷和设备成功发射。其间就有一颗大约两个微波炉巨细、分量缺乏60千克的针对量子密钥分发试验的载荷。据介绍，“天宫二号”搭载的量子密钥分发载荷，就是以完成空—地有用化的量子密钥分发为方针，经过天上发射一个个单光子并在地上接纳，生成量子密钥。

2017年，“天宫二号”顺利完成了和南山地上站之间的量子密钥分发试验。2018年，“天宫二号”开端验证组网的才能，科研团队使用“天宫二号”在别离坐落南山、丽江、兴隆和德令哈的地上站之间，进行了19次量子密钥分发试验，让地上上两处间隔悠远的两边完成了量子密钥同享。

飞行在轨的3年时间里，“天宫二号”和“墨子号”卫星进行了严密协作。2016年8月，世界首颗量子科学卫星“墨子号”升上太空。“墨子号”量子密钥分发体系重约130千克，需求130瓦的功率，其科学试验使命还包含双向量子羁绊分发和量子隐形传态在内的羁绊相关量子通讯试验等。而“天宫二号”搭载的量子密钥分发载荷，体积和分量不到“墨子号”载荷的一半，运转功率为80瓦，它肩负着“小型化载荷”和“中等轨迹倾角”两项使命，方针也只针对量子密钥分发试验。

因为“墨子号”是太阳同步轨迹运转，一天单轨；而“天宫二号”一天多轨迹运转，高度为400千米，正合适低轨、中等倾角的需求，而且能够进一步测验空—地量子密钥分发使用。“天宫二号”空间试验室的中等倾角轨迹答应在一晚内屡次经过单个地上站，这增加了能够生成的密钥数量。研究人员还树立了一个模型来比较不同轨迹类型的、根据卫星的量子密钥分发网络的功能。成果显现，将具有中等倾角轨迹的卫星与穿越极地区域的太阳同步轨迹相结合，能够获得最佳功能。

“从有用的视点来说，必需要构建由高、中、低轨迹卫星组成的量子星座，树立掩盖全球的量子通讯网络。”王建宇表明，这是小型卫星星座向有用化量子保密通讯迈出的重要一步，也被认为是创立全球量子通讯网络最有期望的途径之一。