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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉及其同事彭承志、徐飛虎等利用“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗衛星，在國際上首次實(shí)現量子安全時(shí)間傳遞的原理性實(shí)驗驗證，為未來(lái)構建安全的衛星導航系統奠定了基礎，將極大地推動(dòng)量子精密測量相關(guān)領(lǐng)域的研究和應用。該成果于5月11日在線(xiàn)發(fā)表在國際學(xué)術(shù)知名期刊《自然·物理》上。
高精度時(shí)間傳遞是日常生活中導航、定位等應用的核心技術(shù)?，F階段廣泛采用的時(shí)間傳遞技術(shù)主要包括衛星導航定位系統時(shí)間傳遞、光纖網(wǎng)絡(luò )時(shí)間傳遞等方案。近年來(lái)，時(shí)間傳遞的安全性得到了廣泛關(guān)注。各種網(wǎng)絡(luò )系統，例如計算機網(wǎng)絡(luò )、金融交易市場(chǎng)、電力能源網(wǎng)絡(luò )等，都需要統一的時(shí)間基準。如果這些系統遭受到惡意攻擊，其引起的時(shí)間錯誤將會(huì )引起網(wǎng)絡(luò )崩潰、導航定位錯誤等重大安全性事故。然而，當前廣泛使用的時(shí)間傳遞技術(shù)面臨著(zhù)數據篡改、信號欺騙等各種攻擊的潛在風(fēng)險。
基于量子不可克隆原理，以單光子量子態(tài)為載體的時(shí)間傳遞技術(shù)可以從根本上保證信號傳輸過(guò)程的安全性。潘建偉團隊首次提出了基于雙向自由空間量子密鑰分發(fā)技術(shù)的量子安全時(shí)間同步方案。在該方案中，單光子量子態(tài)同時(shí)作為時(shí)間傳遞和密鑰分發(fā)的信號載體，進(jìn)行時(shí)間同步和密鑰生成。這個(gè)過(guò)程所生成的密鑰用來(lái)加密經(jīng)典時(shí)間數據，從而確保時(shí)間數據的安全傳輸。
基于“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗衛星，潘建偉團隊突破了星地單光子時(shí)間傳遞、高速率星地雙向異步激光時(shí)間應答器等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現了星地量子安全時(shí)間同步的技術(shù)驗證，獲得了30 ps精度的星地時(shí)間傳遞，此精度達到了星地激光時(shí)間傳遞的國際先進(jìn)水平?！蹲匀?middot;物理》審稿人高度評價(jià)該實(shí)驗在空間量子實(shí)驗領(lǐng)域又一次超越了現有技術(shù)水平，并對量子技術(shù)的實(shí)用化至關(guān)重要。
