[星座] 中國科學家謀劃建“量子星座”
量子衛星工程常務副總師兼衛星總指揮王建宇說，單顆低軌衛星無法直接覆蓋全球。目前“墨子號”壹次過境開展實驗的時間約為10分鍾。如果衛星在1萬公裡的軌道上，那麼發送密鑰的時間就可持續幾個小時。如果衛星在3.6萬公裡的軌道上，地球的叁分之壹就能壹直看到衛星，這些地方就在任何時候都可以保密通信。所以理論上有叁顆高軌衛星就能覆蓋全球。
“所以‘墨子號’只是壹個起點，從實用的角度來說，必須要構建由高、中、低軌道衛星組成的量子星座，建立覆蓋全球的量子通信網絡。”王建宇說。
“墨子號”開展量子密鑰分發（中科院供圖）
然而，目前“墨子號”的量子密鑰傳輸只能在地影區，也就是沒有日光幹擾的黑夜進行。“我們需要攻克全天時量子通信技術以及獲得更高衰減信道下的量子通信能力。這是我們下壹步實現全球量子保密通信必須要走的道路。”量子衛星科學應用系統總設計師、衛星系統副總設計師彭承志說。
最近，潘建偉、彭承志等科學家已經在地面實驗中取得突破，在國際上首次成功實現白天遠距離（53公裡）自由空間量子密鑰分發。這壹突破驗證了日光條件下星間和星地之間量子密鑰分發的可行性，為未來構建基於量子衛星的星地、星間量子通信網絡掃清了壹大關鍵技術障礙。
2016年11月28日，在河北興隆觀測站，“墨子號”量子科學實驗衛星過境，科研人員在做實驗。（合成照片）。 新華社記者 金立旺 攝
“這證明衛星組網突破地影區限制是可行的，下壹步我們會圍繞這個方向進壹步開展相關工作。”潘建偉說。
他說：“我們希望通過10年左右的努力，最終能夠構建完整的空地壹體廣域量子通信網絡體系，在國防、政務、金融和能源等領域廣泛應用，並與經典通信網絡實現無縫對接，推動形成具有國際引領地位的戰略性新興產業和下壹代國家信息安全生態系統。也希望進壹步探索對廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的檢驗。”
“如果國家支持發射多顆量子通信衛星，那麼有希望到2030年左右，建成全球化的廣域量子通信網絡。”潘建偉說。
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“所以‘墨子號’只是壹個起點，從實用的角度來說，必須要構建由高、中、低軌道衛星組成的量子星座，建立覆蓋全球的量子通信網絡。”王建宇說。
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然而，目前“墨子號”的量子密鑰傳輸只能在地影區，也就是沒有日光幹擾的黑夜進行。“我們需要攻克全天時量子通信技術以及獲得更高衰減信道下的量子通信能力。這是我們下壹步實現全球量子保密通信必須要走的道路。”量子衛星科學應用系統總設計師、衛星系統副總設計師彭承志說。
最近，潘建偉、彭承志等科學家已經在地面實驗中取得突破，在國際上首次成功實現白天遠距離（53公裡）自由空間量子密鑰分發。這壹突破驗證了日光條件下星間和星地之間量子密鑰分發的可行性，為未來構建基於量子衛星的星地、星間量子通信網絡掃清了壹大關鍵技術障礙。
2016年11月28日，在河北興隆觀測站，“墨子號”量子科學實驗衛星過境，科研人員在做實驗。（合成照片）。 新華社記者 金立旺 攝
“這證明衛星組網突破地影區限制是可行的，下壹步我們會圍繞這個方向進壹步開展相關工作。”潘建偉說。
他說：“我們希望通過10年左右的努力，最終能夠構建完整的空地壹體廣域量子通信網絡體系，在國防、政務、金融和能源等領域廣泛應用，並與經典通信網絡實現無縫對接，推動形成具有國際引領地位的戰略性新興產業和下壹代國家信息安全生態系統。也希望進壹步探索對廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的檢驗。”
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