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打造“史上最安全”的量子通信网络,无人机派

发布时间:2021-01-21 22:08:48 所属栏目:物联网 阅读:

  

打造“史上最安全”的量子通信网络,无人机派


  一架正在目标获取之中的无人机发射出光束,在测试区域上空清晰可见。

  近日,《物理评论快报》杂志发表论文称,一个由中国多个研究机构的科学家组成的团队利用无人机创建了小型机载量子网络的原型。在论文中,他们描述了纠缠粒子在无人机间以及在无人机和地面间的传送。

  过去几年里,计算机科学家、物理学家和工程师一直在竭力建立可实际应用的量子网络,其目的是在不同用户之间传送具有量子纠缠效应的粒子,从而打造“史上最安全”的通信网络。就目前的研究进展而言,科学家们已经成功实现通过光纤电缆在信号发射塔之间传送纠缠粒子,也顺利从卫星将纠缠粒子发送到地面。而这项最新成果让研究人员又在传输过程中添加了一个新元素——无人机。

  对于建立远程的量子网络来说,卫星似乎就是理想的解决方案。不过对于范围较小的网络而言(比如同一城市中用户之间的通信),则需要另一替代方案。虽然发射塔能起到一定作用,但它们很容易受到天气和障碍物的影响。为了解决上述问题,研究人员尝试利用无人机来携带信号源。

  这项工作首先需要建造一个小型的激光源装置,并将其固定在其中一架无人机上。当它发射信号时,光子被一分为二,形成纠缠对。光子对中的一个光子射向另一架无人机,另一个则射向地面信号站。接收纠缠光子的无人机其实只起到中继站的作用,在重新聚焦后,光子将会被“转发”给第三架无人机,随后又被发送到第二个地面信号站。无人机上装载的电动装置能确保发送器和接收器具有正确的摆放方向,可以顺利传输纠缠光子。

  在这个量子网络原型中,光子传输距离仅有1000米。研究人员表示,他们准备将无人机移送至更高的位置,这样,光子传输的距离便可达300千米。他们认为,这项技术经过改进后,可以将地面的移动车辆纳入网络,此外,无人机和地面信号站也可以接入包含卫星的通信网络中。

  该阶段成果的最重要意义是——这是首次成功在两个移动设备之间传送纠缠粒子。

  原创编译:朱明逸 审稿:西莫 责编:陈之涵