量子纠缠是指两个粒子在一段距离内显得不可分割地联系在一起量子传输 设备,因而一个粒子在某个方面充当另一个粒子的指示器,这条牢不可破的链路似乎有三天会成为超高速、超安全的量子互联网的基础,尽管量子互联网还有一段路要走,但假如我们想让它工作的话,还须要除光纤以外的多种设备支持,为此,科学家们正在通过各类新的技术和手段来测试量子纠缠,甚至将实验室搬上了太空。
日前,美国国立学院国立量子技术中心(CQT)的一项实验项目就将实验地点选择在了太空中一个名为-1的人造卫星里面并使用红色激光晶闸管和非线性晶体来形成纠缠光子对。-1一般会被人们称为量子纳米卫星,它是一种基于QKD(量子秘钥分配)的技术,因为其符合标准,因而科学家们计划在3U上进行演示实验。
而对于标准卫星来说,它是一种用于太空研究的大型卫星,由10cm×10cm×11.35cm立方单位的倍数组成。每单位的立方卫星重量不超过1.33公斤,立方卫星常由国际太空站上的人员布署步入轨道,或作为发射载具上的次要载荷。截止2019年1月,人类已发射超过1000枚立方卫星。已有900多个成功布署至轨道、80多个因发射失败而被打掉。
美国国立学院的量子化学学家艾托尔·维拉尔(Aitor)觉得,其实在不久的将来量子传输 设备,人类可以建成全球量子网路通讯系统,将量子讯号传输给月球上或太空中不同的量子接收设备。这种讯号可用于实现任何类型的量子通讯使用,从用于非常安全的数据传输的量子秘钥分配到量子隐型传态,即通过在远处复制量子系统的状态来传输数据信息。
可以说这项技术在许多应用领域就会是颠覆性的,它除了能运用于实际的太空环境当中,但是还是在一个大于20分米×10分米(7.87英寸×3.94英寸)的设备上完成的,但是这个设备的重量只有2.6公斤(5.73磅)。
艾托尔·维拉尔表示:尽管中国的量子科学实验卫星是人类史上第一个在外太空中举办的量子通讯实验项目,但-1相比于来说容积更小,假如我们要使用卫星作为未来量子通讯的基础,这么其设备容积将是至关重要的。
-1于今年从国际空间站发射升空,它的特殊设计之处在于能否保护纠缠的光子源不受来自月球及其周围轨道的压力和湿度的影响。-1上的光子对在16摄氏度到21.5摄氏度(60.8摄氏度到70.07华氏度)之间会纠缠在一起。除了这么,该系统还被设计成可以在低帧率的环境状态下运行。在接出来的几年里,研究小组希望研发出一种量子接收器,它可以与-1卫星进行通讯,并提升-1设备支持量子网路的整体能力。
以太空为基础背景的全球量子网路研究势必会成为未来天基量子领域的重要组成部份,同时也展现着国与国之间针对空间探求的科技水平,作为航天大国的我们,自然不能落后于人,是这样吗?欢迎评论区留言。