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

中（zhōng）国江苏网1月（yuè）20日讯（xùn） 不借助光纤网络（luò）、不需要卫星，利用无人机，就（jiù）可以实现（xiàn）量子纠缠的（de）分发，不受地域、天气限制，迅速建立网络，实现更高质量的（de）通信。今天，记者（zhě）从南京大学获（huò）悉（xī），该校祝世宁院士团队（duì）谢臻达、龚彦（yàn）晓等在（zài）量子信息研究（jiū）中取得（dé）突破，首次实（shí）现了（le）基于无人机（jī）移动平台的（de）量子纠缠分发，该成（chéng）果近（jìn）日以 “Drone-based entanglement distribution towards mobiles quantum networks”为题，在线发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR）。

量子纠缠是一种发生（shēng）于量子系统的（de）独特现象，是（shì）指当量子力学中（zhōng）的几个粒子在彼此相互作（zuò）用（yòng）后，各（gè）个粒子（zǐ）所拥有的特性（xìng）已综合成为整体（tǐ）性质，无法单独描述。量子纠（jiū）缠分发（fā）是把制（zhì）备好（hǎo）的两（liǎng）个纠（jiū）缠量子分（fèn）别发送到（dào）相（xiàng）距（jù）很远的两个点（diǎn），通过观察两个点的（de）测量结果来检验量子（zǐ）纠缠的存在，是量子通信领域的（de）重要研究内容，可以有（yǒu）效证明（míng）量子通信链路（从（cóng）一个结点到相（xiàng）邻结点的一段物理（lǐ）线路，中间没有任何其他的交换结点）的可靠性（xìng）。

“此前，量子（zǐ）纠缠分发已在（zài）光（guāng）纤链路以及卫（wèi）星和（hé）地面之间的自由空间链路中获得成功。但这两种链路的灵活性都受到一定限制。”谢臻达解（jiě）释，光纤链路可以利（lì）用现有（yǒu）光纤网（wǎng）络，但（dàn）远距离传（chuán）输受到光纤（xiān）固有传输损耗（hào）的限（xiàn）制，且（qiě）链路范围受限于光纤网络的（de）铺建（jiàn）；卫星虽然能够实现远距离传（chuán）输，但受到（dào）固定轨道约束，单颗卫星（xīng）对（duì）于固定的地面基（jī）站只能在有限（xiàn）时（shí）间内建立连接，通信量（liàng）受（shòu）到限制，而由于量（liàng）子通信（xìn）点对（duì）点（diǎn）的特性，要完成全时段和（hé）全球覆盖，需要的卫星资源十分庞大（dà）。

该团队提出以无人机（jī）等移动（dòng）平台作（zuò）为量（liàng）子网络的基（jī）本节（jiē）点，构建（jiàn）移动量子通信网络的（de）设想，成功完成了第一个基于无人机的量（liàng）子（zǐ）纠缠分发（fā）实验，并（bìng）演示了其在（zài）白天、雨天等多气象条（tiáo）件（jiàn）下工作的能力，为移动量子（zǐ）通信（xìn）网络的构建和（hé）发展提出（chū）了一种新的方案（àn）。

谢臻达介绍，该实验的成（chéng）功（gōng）建立在多项技术（shù）创新的基础（chǔ）上。“一是高性能集成化量子纠缠光源。该（gāi）光源重量（liàng）仅（jǐn）468克，比（bǐ）采用（yòng）传（chuán）统技术的（de）纠缠（chán）光源轻一个量级以上。 二是（shì）可扩展的（de）光信号收发一体系统。该系统重量仅3.7千克，首次实现了纠缠光源和（hé）自由空间（jiān）单光子收发系统（tǒng）等（děng）关键量子通信器件的（de）高度（dù）集成化、轻量（liàng）化，实现了光链路可靠连（lián）接，使无人机搭载量子通信（xìn）节点成为可能。该（gāi）系统可以有效（xiào）滤（lǜ）除太阳光（guāng）对（duì）于单（dān）光子传输的（de）干扰（rǎo），使单光子接收不再局限在夜晚（wǎn），而是可以在白天、雨天等多（duō）气象条件下正（zhèng）常工作。三是质量轻、载荷大、续航（háng）时间长的纯电动无人机移动平台。无人机平台（tái）起飞重（chóng）量仅35千克，可以（yǐ）在搭载10千克（kè）载荷情（qíng）况下实现40分钟续航，可适应量子测量的苛刻（kè）要（yào）求。四是便（biàn）携式（shì）地面站系统。该（gāi）配（pèi）套系统（tǒng）以（yǐ）锂（lǐ）电池组直流供电，重量小（xiǎo）于8千（qiān）克，折叠可放入（rù）挎包，随身携带（dài）开机即用（yòng）。”

据悉，该研究经历两年（nián）多时间，团队成员转战南京、石家庄、兰州多地进行实（shí）验，对量子（zǐ）信息技（jì）术的实用化意义（yì）重大。“这种机（jī）载移动（dòng）量（liàng）子通信平台（tái）也可以通过高（gāo）空无人机（jī）、高空（kōng）气（qì）球（qiú）等多种载（zǎi）体（tǐ）构建长距（jù）离链路，并与现有的光纤（xiān）和卫星量子（zǐ）网络连接（jiē），在广阔（kuò）天空中填补天（tiān）地之间的空缺，解（jiě）决（jué）不（bú）同（tóng）层次的量子（zǐ）网络全天候（hòu）、广覆（fù）盖的问（wèn）题。”他说。

据（jù）悉，对于这一研究（jiū）成（chéng）果（guǒ），科学（xué）美国（guó）人（Scientific American）网站给与（yǔ）高度评价，认为量子通信的“下一个最（zuì）佳（jiā）选择可能是相对便宜的无人机”。