南京大学首次实（shí）现基于无人机的量子纠缠分（fèn）发，有望（wàng）实现（xiàn）更高（gāo）质量的（de）通信

中国（guó）江苏网（wǎng）1月20日讯 不借助（zhù）光纤网络、不需要卫（wèi）星，利用无（wú）人机，就（jiù）可以（yǐ）实现量子纠缠的分发，不受地域、天气（qì）限制，迅速建立网络，实现更（gèng）高质量的（de）通信。今天，记（jì）者从南京（jīng）大（dà）学（xué）获悉，该校祝世（shì）宁院（yuàn）士团队谢臻（zhēn）达、龚彦晓等在量子（zǐ）信息研究中取得突破（pò），首次实现了（le）基于无人机移动平（píng）台的量（liàng）子纠缠（chán）分（fèn）发，该（gāi）成（chéng）果近日以 “Drone-based entanglement distribution towards mobiles quantum networks”为题（tí），在线发（fā）表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR）。

量子（zǐ）纠缠是一种（zhǒng）发生于量子系（xì）统（tǒng）的独特现象（xiàng），是（shì）指当量子（zǐ）力（lì）学中的（de）几（jǐ）个粒子在彼（bǐ）此相互作用后，各个（gè）粒子所拥有的特性（xìng）已综合成为（wéi）整体性质，无法单独描述（shù）。量子纠缠（chán）分发是把制备好（hǎo）的两（liǎng）个纠缠（chán）量子分别发送到相距很远的两个点（diǎn），通过观（guān）察两个点的测（cè）量结（jié）果来检验量子纠（jiū）缠的存在（zài），是量子通信领域的重要研究（jiū）内（nèi）容，可以有效证明量子通信链路（从一个结点到相邻结点的一（yī）段物（wù）理（lǐ）线（xiàn）路，中间没（méi）有任何其他的（de）交换结（jié）点）的可靠性。

“此前，量子纠缠分发（fā）已在光纤链（liàn）路以（yǐ）及卫星（xīng）和地面之间的自由空间链（liàn）路中（zhōng）获（huò）得成功。但（dàn）这（zhè）两（liǎng）种链路的（de）灵活性都受到一定（dìng）限制。”谢（xiè）臻达解释，光（guāng）纤（xiān）链路可以（yǐ）利（lì）用现有光纤网络，但远距离传（chuán）输（shū）受到光纤固有传输损耗的限制，且链（liàn）路范围受限（xiàn）于光纤（xiān）网络的铺建；卫星虽然能够实现远距离传（chuán）输，但受（shòu）到固定轨道（dào）约束（shù），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，通信量受（shòu）到限制，而由于（yú）量子通信点对点的特性，要（yào）完成全时（shí）段和全球覆盖，需要的卫（wèi）星资源十分（fèn）庞大。

该团队（duì）提出以无人机等移动平（píng）台（tái）作（zuò）为（wéi）量子网络（luò）的（de）基本节点（diǎn），构建移（yí）动量子通信网（wǎng）络的设想，成（chéng）功完成了第一个基（jī）于（yú）无人（rén）机的（de）量子（zǐ）纠（jiū）缠分发实验，并演示了其在（zài）白天、雨天等（děng）多气象条件下工作的能力（lì），为移（yí）动量子通信网络的构建和（hé）发展（zhǎn）提出了一种新的方案。

谢（xiè）臻达介绍，该（gāi）实验的成功建立在多项技术创新的基础上。“一是（shì）高性能集成化（huà）量（liàng）子纠（jiū）缠光源（yuán）。该光源重量仅468克，比采用传统技术（shù）的（de）纠缠光源（yuán）轻一个量级以上。 二是（shì）可扩展的光信号收发一体系统。该系（xì）统（tǒng）重量仅3.7千克，首（shǒu）次实现了纠缠（chán）光源和（hé）自由空间（jiān）单光子收发系统等关键量子通信器件的高度集成化、轻量化（huà），实现了光链路可靠连接，使（shǐ）无（wú）人机搭载量子（zǐ）通信节（jiē）点成（chéng）为可（kě）能。该系统（tǒng）可以（yǐ）有（yǒu）效滤除太阳光对（duì）于单光（guāng）子传输的干扰（rǎo），使单光子接收不再局限在夜晚，而是可以在白天、雨天等多气象条件下正（zhèng）常（cháng）工作（zuò）。三是（shì）质量轻（qīng）、载荷大、续航时间长的纯电动无（wú）人机移动平台。无人机平（píng）台起飞重（chóng）量仅（jǐn）35千（qiān）克，可以在搭载10千克载（zǎi）荷情况（kuàng）下实现40分钟续航（háng），可（kě）适应量子测量的苛刻要求。四是便携式地面站系统。该配套系统以（yǐ）锂电池（chí）组直流（liú）供电，重量小于8千（qiān）克，折叠可放入挎包，随身携带开机即用（yòng）。”

据悉，该研究经历两年（nián）多（duō）时间，团队成（chéng）员转战南京、石家庄、兰州多地进行实验，对量子信息技术（shù）的实用（yòng）化（huà）意义重（chóng）大。“这（zhè）种机载移动量子通（tōng）信（xìn）平台也（yě）可以（yǐ）通过高（gāo）空无（wú）人机、高空气（qì）球等多（duō）种载体构建长距离链路，并与现有的光纤和卫星量子网络连接，在广阔天空中（zhōng）填补天地之间的空缺，解决不同层次（cì）的量子网络全天候、广（guǎng）覆盖的问（wèn）题。”他说（shuō）。

据悉，对于这一（yī）研究（jiū）成果，科学美国人（Scientific American）网站给与高度评价（jià），认为量子通（tōng）信的“下一个最佳选择可能是相对便宜的（de）无人机”。