“墨子號”衛(wèi)星有望白天也能工作

       7月25日，記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該?？蒲腥藛T在基于星座的量子通信實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。據(jù)介紹，這一研究成果有望突破目前世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”只能夜晚工作的局限。
       基于衛(wèi)星平臺的量子通信是構(gòu)建覆蓋全球量子通信網(wǎng)絡(luò)最為可行的手段。世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”目前已經(jīng)在國際上成功實(shí)現(xiàn)了首次星地量子通信，為未來開展大尺度量子網(wǎng)絡(luò)和量子通信實(shí)驗(yàn)研究奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。然而由于陽光噪聲的影響，“墨子號”衛(wèi)星只能在夜晚工作，單顆該類低軌道衛(wèi)星至少需要3天才能完成全球范圍內(nèi)地面站點(diǎn)的覆蓋。
       為了提高通信覆蓋率，以提高衛(wèi)星量子通信實(shí)用化水平，一種可行的解決途徑是構(gòu)建由多顆低軌道衛(wèi)星或高軌道衛(wèi)星組成的量子星座，建立覆蓋全球的實(shí)時(shí)量子通信網(wǎng)絡(luò)。為了構(gòu)建量子星座，需要突破以下兩個(gè)技術(shù)難題：一是通信距離較遠(yuǎn)導(dǎo)致的鏈路損耗較大；二是隨著衛(wèi)星軌道的升高，衛(wèi)星被太陽光照射的概率增大，例如，軌道高度500km的“墨子號” 衛(wèi)星被太陽光照射的概率是68%，而軌道高度36000km的地球同步軌道衛(wèi)星被太陽光照射的概率達(dá)99.4%，而白天陽光照射噪聲是夜晚的5個(gè)數(shù)量級以上。
       為抑制白天陽光背景噪聲，中國科學(xué)院院士潘建偉的團(tuán)隊(duì)從三個(gè)方面發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)，研究小組在青海湖相距53公里的兩點(diǎn)間完成了白天陽光背景下的量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)。通過地基實(shí)驗(yàn)在信道損耗和噪聲水平方面有效驗(yàn)證了未來構(gòu)建基于量子星座的星地、星間量子通信網(wǎng)絡(luò)的可行性。