南京大学首次实现基于无人机的量（liàng）子（zǐ）纠缠分发，有望实现（xiàn）更高质（zhì）量的通信

中（zhōng）国江苏网（wǎng）1月20日讯 不（bú）借（jiè）助光纤网络、不需要（yào）卫星，利用无（wú）人机，就可以实现量（liàng）子纠（jiū）缠的分发，不受（shòu）地（dì）域、天气限制，迅速建立网（wǎng）络，实现更高质量的通信。今天，记者从南京大学获悉，该（gāi）校祝世宁院士团队谢臻达、龚彦晓（xiǎo）等在量子信息研（yán）究中（zhōng）取得突破，首次实现了（le）基于（yú）无人机移动平台的（de）量子纠缠分发，该成（chéng）果近日以 “Drone-based entanglement distribution towards mobiles quantum networks”为题，在线发（fā）表（biǎo）于《国家科学评论》（National Science Review, NSR）。

量子（zǐ）纠（jiū）缠是一种发生（shēng）于量子系统的独（dú）特（tè）现象，是指当量子（zǐ）力学（xué）中的几个粒子在彼（bǐ）此相互作用后，各个（gè）粒（lì）子所拥有的特（tè）性已综（zōng）合成为（wéi）整体性质，无（wú）法单独（dú）描述。量（liàng）子纠缠分发是把制（zhì）备好的两个纠缠量子（zǐ）分别发送到相距很（hěn）远的两个点，通过观察两个点的测量（liàng）结果来检（jiǎn）验量子纠缠的（de）存在，是量子通信领（lǐng）域（yù）的重要（yào）研究（jiū）内容，可以（yǐ）有效证明量子通信链路（lù）（从一（yī）个结点到相邻结点的一段物理线路，中间没有任何其他的交（jiāo）换（huàn）结（jié）点）的可靠性。

“此前，量子纠缠分发已在（zài）光纤链路（lù）以及卫星和地面之间的自由空间链路中获得成功。但（dàn）这两种链路（lù）的灵活（huó）性都（dōu）受到一定限制（zhì）。”谢臻达（dá）解（jiě）释，光纤链路可以利用（yòng）现有光纤网络，但远距离传输受到光纤固有（yǒu）传输损（sǔn）耗的限制，且链路（lù）范围受限于光纤网（wǎng）络的铺建；卫星虽然能够实现远距离传（chuán）输，但受到固（gù）定轨道约束（shù），单颗卫星对于固（gù）定（dìng）的地面基站只能在有限时（shí）间内建立连（lián）接，通（tōng）信量受到限制，而由于量子通（tōng）信（xìn）点对（duì）点的特性，要（yào）完成全时段（duàn）和全球覆盖（gài），需要的（de）卫星资源（yuán）十（shí）分庞（páng）大。

该（gāi）团队提出以无（wú）人机等（děng）移动（dòng）平台作为量子网络的基本节点（diǎn），构建移动量子通（tōng）信网络的设（shè）想，成功完成了第一个基（jī）于无人机的量子纠缠分发实验，并演（yǎn）示了其在白天、雨天等（děng）多气象条件下工作的能力，为移动量（liàng）子通信网络的构建和发展提出了（le）一种新的方（fāng）案。

谢臻（zhēn）达介（jiè）绍，该实验的成功建立在多项技（jì）术创新的（de）基础上（shàng）。“一（yī）是高性能（néng）集成化量子纠缠光（guāng）源。该光源（yuán）重（chóng）量仅468克（kè），比采用传统技术的纠（jiū）缠（chán）光源轻一个量级以（yǐ）上。 二是可扩展的光信号（hào）收（shōu）发一体系（xì）统。该系统重量仅3.7千（qiān）克，首次实现了纠缠光源和自由（yóu）空（kōng）间单光子（zǐ）收发（fā）系统等关键量（liàng）子通信器件的高度集成化（huà）、轻量化，实现了光链路可靠连接，使无（wú）人（rén）机搭（dā）载量（liàng）子通信（xìn）节（jiē）点成为可能。该系统可以有效滤除太阳光对于单（dān）光子传输的干扰（rǎo），使（shǐ）单光子接收不再局限在（zài）夜（yè）晚，而是可以在白（bái）天、雨天等多（duō）气象条件下（xià）正常工作（zuò）。三是质量（liàng）轻、载荷大（dà）、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（liàng）仅（jǐn）35千克，可以（yǐ）在搭（dā）载10千克（kè）载荷情况下实现40分钟续航，可适应量子测（cè）量的苛刻要求。四（sì）是便携式（shì）地面（miàn）站（zhàn）系统。该配套系统以锂电池组直流（liú）供电，重（chóng）量小于8千克（kè），折（shé）叠可放入挎包，随身携（xié）带开机即用。”

据悉，该研究经历两年多时间（jiān），团（tuán）队成（chéng）员转战南京、石家庄、兰州多地（dì）进（jìn）行实验，对量子（zǐ）信息技术的实（shí）用（yòng）化意义重大。“这种机载移动量子通信平台也可以通过高空无人机（jī）、高（gāo）空气球（qiú）等（děng）多种载体（tǐ）构建（jiàn）长距（jù）离链路，并（bìng）与现有的光纤（xiān）和（hé）卫（wèi）星量子网（wǎng）络连接，在广（guǎng）阔天空中填补天地（dì）之间的空缺，解决（jué）不（bú）同（tóng）层次的量子网络全（quán）天候、广覆盖（gài）的问题。”他说。

据悉，对于这（zhè）一研究成果，科学美（měi）国人（Scientific American）网（wǎng）站（zhàn）给与高度评价（jià），认为量（liàng）子通信（xìn）的（de）“下一（yī）个最佳选（xuǎn）择（zé）可能是相对便宜的无人机”。