NASA考虑发量子通信卫星连接欧美，先用空间站练手

（原问题：NASA思量发量子通讯卫星毗连西欧，但先用国际空间站练手）

汹涌消息记者 虞涵棋

中国在4年前发射“墨子号”卫星，试验了远间隔量子通讯的一些要害技能。而美国国度航空航天局（NASA）则思量退一步，先操作国际空间站上的激光器练手。

据科技媒体《连线》（WIRED）报道，本年年头，包罗MIT林肯尝试室光通讯技能小组认真人斯科特·汉密尔顿（Scott Hamilton）、NASA量子科学与技能小组认真人纳泽尔·巴格特（Nasser Barghouty）在内的量子物理学家们齐聚加州大学伯克利分校，共商NASA量子通讯的将来。

首要议题之一是，是先在空间站上演示，照旧直接上量子通讯卫星。

要知道，国际空间站在较低的轨道上，只能看到地球外貌的局部。要想在远间隔之间成立量子链路，必要一颗更高轨的卫星。

NASA制作量子卫星链路的打算代号为“马可尼2.0”，致敬第一个实现远间隔无线电传输的意大利发现家伽利尔摩·马可尼（Guglielmo Marconi）。其大抵思绪是在2020年月中后期成立欧洲和北美之间的天基量子链路，但详细细节仍在接头中。

汉密尔顿对《连线》暗示，他估量NASA会在一两年内发布量子通讯打算的最终蹊径图。与此同时，他和同事们会继承研究从2018年起与NASA相助开拓的空间量子技能。

量子互联网的野心要“上天”

据汹涌消息报道，美国白宫网站曾在本年年头宣布一份《美国量子收集计谋构思》，提出美国将开发量子互联网，确保量子信息科学（QIS）惠及公共。这与美国2021年度当局财务预算提案中量子技能研发经费的大幅上涨交相呼应。

这份文件将量子互联网描写为一张由量子计较机和其他量子装备构成的复杂收集，将加快现有互联网的成长，进步通讯安详性，并使计较技能产生剧变。

附属于美国能源部的阿贡和费米这两个同在伊利诺伊州的国度尝试室有望成为这张国度性量子互联网上的首两个节点，今夏就将举办试验性项目，通过芝加哥郊区地下一段30英里长的光纤来互换量子信息，成立双向链路。

不外，要包围长间隔的野心也许要借助天基中继站，正如现有电信收集的形态。

量子通讯依靠爱因斯坦口中“鬼怪般的远距浸染”，即量子胶葛。处于胶葛态的两个量子岂论相距多远都存在一种关联，个中一个量子状态产生改变（好比人们对其举办丈量），另一个的状态会瞬时产生响应改变。

但这样精妙的状态很轻易被滋扰粉碎，难以遭受真真相形中的长间隔传输。

本年年头，中国科学技能大学潘建伟团队与济南量子技能研究院相助，实现了509公里真真相形光纤的双场量子密钥分发，这是光纤上的最远间隔。

尚有一种方案就是通过卫星中继。2017年，潘建伟团队操作天下首颗量子通讯尝试卫星“墨子号”，创下了1200千米的量子胶葛分发天下记载。

该尝试乐成证明白一短诶缠光子可以在星地远程跋涉中幸存下来，同时抵达两个地面站。这是实现天基量子通讯的基本。

安定“胶葛互换”

不外，汉密尔顿对《连线》暗示，这是个打破性的演示，但“你不能用它来构成一张量子收集，由于光子是在随机时刻达到的，并且它没有传送任何量子信息”。

凡是，一堆胶葛光子是由单一光源发生的。一束激光到达一种非凡晶体上，就弹出了两个沟通的光子，一份拷贝留在发送者手中，另一个送到吸取者手中。

NASA打算用一种“胶葛互换”技能将两个差异光源的光子胶葛在一路，这样，光子就可以从一个收集节点转达到另一个节点，起到经典通讯体系内里中继器的浸染。

“胶葛互换是远间隔撒播胶葛的须要前提，”NASA戈达德航行中心的光学物理学家Babak Saif说，“这是迈向量子互联网的第一步。”

NASA的假想是，一短诶缠光子a和b由国际空间站发生，另一短诶缠光子c和d由地面站发生。来自太空的b和来自地球的c被发送到一个量子装置执行贝尔丈量，从而导致剩下的a和d胶葛起来。下一步是将a发送到地球上的另一个地面站，并一再这个进程。这让两个没有物理链路的地面站之间的光子胶葛起来。

激光器在那边？

固然理论很清楚，但Saif以为正确掌握机缘是一个重大挑衅。胶葛互换要求以很是准确的时刻发送胶葛光子，来自太空和地球的光子同时抵达，并在不粉碎其所携带信息的环境下对其举办丈量。

另外，从400公里外、每小时移动28000公里的国际空间站上射出的光子，必要以美满精度击中小型吸取器。

虽然，在这些技能思量之外，尚有一个致命的表现题目：国际空间站上基础就没有这样一个激光器。

美国宇航局前次在太空激光通讯方面做重大尝试照旧在2013年，其时实现了地球和绕月卫星之间600M的数据传输速率，比大大都家庭的宽带都要快。不幸的是，尝试乐成后不久，NASA就计划让那颗卫星撞向月球，以便研究它在撞击时激起的尘土，一个很是优越的激光通讯体系就此折戟沉沙。

下一个担任者是打算在来岁初发射的激光通讯中继演示（LCRD）卫星。它的同伴ILLUMA-T激光通讯站则会在2022年在国际空间站上就位，通过LCRD卫星将数据中继到地面。

这条激光交错链路将为空间光通讯收集奠基基本，使下一代月球探险家可以或许从月球外貌传回高清楚度视频。量子物理学家盯上它们也是顺理成章。

“既然我们已经在为空间站制作一个光学装备，我们为什么不多走一步，使其成为量子试验台呢？”巴格特说道。

（编辑：河北网）

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