南京大学首次实现基于无人机（jī）的量子纠缠分发，有望实现更高质量（liàng）的通信（xìn）

中国江（jiāng）苏网1月20日讯 不（bú）借（jiè）助光纤网络（luò）、不需要卫（wèi）星，利用（yòng）无人机，就可以实现量（liàng）子纠缠的分发（fā），不受地域、天气限（xiàn）制，迅速建立网络，实现更高质量的通信。今天，记者从南（nán）京大学获悉（xī），该校（xiào）祝世宁院士团队谢臻（zhēn）达、龚彦晓等（děng）在量子信息研究中取得（dé）突（tū）破，首次实现了基于（yú）无（wú）人机移动平（píng）台的量（liàng）子纠缠分发，该成果近日（rì）以 “Drone-based entanglement distribution towards mobiles quantum networks”为（wéi）题，在线发表于《国家科（kē）学评论（lùn）》（National Science Review, NSR）。

量（liàng）子纠缠（chán）是一种（zhǒng）发生于量子系统的独特现象，是指当量子力学（xué）中的几个粒子在（zài）彼此相互作用（yòng）后，各（gè）个粒（lì）子（zǐ）所拥（yōng）有的特性已综合成为整（zhěng）体（tǐ）性质（zhì），无法单独描述。量子（zǐ）纠缠分发是把制备（bèi）好的两个（gè）纠缠量子分别发送到相（xiàng）距很远的两个点，通过观察（chá）两（liǎng）个点的测量结果（guǒ）来检验量子纠缠的存在，是量（liàng）子通信领域的重要研究内容（róng），可以有效证明（míng）量（liàng）子通信链路（从一个结点到相邻（lín）结点的一段物理（lǐ）线路（lù），中间（jiān）没（méi）有任何其他的交换结点）的可靠性。

“此前，量子（zǐ）纠缠分发已在光（guāng）纤链路以及卫星和地面之间的自由空间链路（lù）中获得（dé）成功。但这两种链路（lù）的灵（líng）活性都受到一定限制。”谢（xiè）臻（zhēn）达解释，光纤链路（lù）可（kě）以（yǐ）利用现有光纤网络，但远距离传输受（shòu）到光（guāng）纤固有传输损耗（hào）的限（xiàn）制，且链路（lù）范（fàn）围（wéi）受（shòu）限于（yú）光纤（xiān）网（wǎng）络的铺建；卫星虽（suī）然能够实（shí）现远距离传输，但受到固定轨道约束，单颗卫星对于固定的地面基站只能在有限时间内建立连接，通（tōng）信量（liàng）受到限制，而由于量（liàng）子通（tōng）信点对点（diǎn）的（de）特性，要（yào）完成（chéng）全时段和全球覆盖，需要的卫星资源十分庞（páng）大。

该团队提出以（yǐ）无人（rén）机等（děng）移动（dòng）平台作为量子（zǐ）网络的基本（běn）节点，构建移动（dòng）量子通信网络（luò）的设（shè）想，成功（gōng）完成了第一个基（jī）于无人机的量子纠缠分发（fā）实验，并（bìng）演示了其（qí）在白（bái）天、雨天等多气象条件下工作的（de）能力，为移（yí）动（dòng）量子通信网络的构（gòu）建和发展提出了一种新的方（fāng）案（àn）。

谢臻达介绍，该实验的成（chéng）功（gōng）建（jiàn）立（lì）在多项技术创新的基础上（shàng）。“一（yī）是高性能集（jí）成化量子纠（jiū）缠光源。该光源重量仅468克（kè），比采用传统技术的纠缠光（guāng）源轻（qīng）一个量级以上。 二是（shì）可扩（kuò）展的光信（xìn）号收发一体（tǐ）系统。该（gāi）系统重量仅（jǐn）3.7千克，首次实现了纠（jiū）缠（chán）光源和（hé）自（zì）由空间单光子收发系（xì）统等关键量子通信器件（jiàn）的高度集（jí）成化、轻量化，实现了光链路（lù）可靠（kào）连接（jiē），使无人机搭载量子通信节点成为可能。该系统可以有效滤除太（tài）阳光对（duì）于单光子传输的（de）干扰，使单光子接收不再局限在夜（yè）晚（wǎn），而是（shì）可以（yǐ）在白天（tiān）、雨天等多气象条件下正常工作。三是质量轻、载荷大、续航时间长的纯电动无人机移动平台。无人机平台起飞重量仅35千克（kè），可以在搭载10千克载荷情况下实现40分钟续航（háng），可适（shì）应量子测量的苛刻要（yào）求。四是便携式地（dì）面站系统。该配套系统以（yǐ）锂电池（chí）组（zǔ）直流供电，重量小于8千克，折叠（dié）可（kě）放入挎包，随身携带开机即用。”

据悉，该研究经历两（liǎng）年多时间，团队成员转战南京、石家庄、兰州多地进（jìn）行（háng）实验，对量子信息技术的实用（yòng）化意（yì）义重大。“这种机载移（yí）动量子通信平台也可以通过高空无（wú）人机、高空气球等多（duō）种载体构建长（zhǎng）距离链路，并与现有的光纤和（hé）卫星量子网络连接（jiē），在广阔天空中填补天地之间的空缺，解决（jué）不同（tóng）层（céng）次的量子网络全（quán）天候（hòu）、广覆盖的问（wèn）题。”他说。

据悉，对于（yú）这（zhè）一研究成果，科学美国人（Scientific American）网站给与高度（dù）评价，认为量子（zǐ）通信的“下一（yī）个最佳选择可能是相对便宜的无人（rén）机”。