可见光波长范围 半波片对偏振光的影响

北京时间8月10日凌晨，一项前沿科研成果惊艳了世界，刊登在全球权威学术期刊《自然》杂志上。这一成果由科学技术大学的潘建伟团队取得，他们借助量子科学卫星“墨子号”，成功实现了河北兴隆地面站与远端间的量子密钥分发，达到的最远距离高达1200千米，其平均误码率也控制在了极低的1.1%水平。

量子密钥分发（QKD）是一种理论上绝对安全、无法被的加密方法。在量子通信网络中，它被视为最有可能实现商业化的部分。利用量子叠加态对信息进行加密，结合量子不可复制原理，任何行为都会对通信系统造成干扰，使其立刻。

自上世纪80年代末以来，科学家们不断探索量子密钥分发的更远距离。传统的光纤传输损耗较大，限制了量子密钥分发的距离。潘建伟团队独辟蹊径，利用星地传输方式，显著降低了光子的损耗率，成功地在1200千米的遥远两端间分发量子密钥。

“BB84”协议是一种保证绝对安全量子通信的方法。设想有一个信息发送者Alice和接受者Bob之间通过量子通信传递密钥。与传统通信相比，在量子通信中，信息被编码在光子的偏振态上。光子作为物理学中不可再分的最小单位，其特性使得者Eve的任何行为都难以逃过探测。

当量子在传输过程中被Eve截获时，由于光子的不可复制性，Eve的行为存在极高的风险被揭露。即使Alice发送了多个光子，Eve的概率也极低。通过经典通信渠道的核对机制，Alice和Bob可以确保密钥的安全无误。

星地量子密钥分发技术在国防、和商业通信领域具有巨大潜力。去年11月，潘建伟团队已通过地面光纤实现了400公里的量子密钥分发。而此次借助“墨子号”卫星，则进一步降低了光子损耗率，几乎达到了无需担忧的程度。

卫星搭载的光学系统由精密设备组成，包括激光二极管、半波片、偏振分束器等部件。在特定时刻，“墨子号”与河北兴隆地面站建立连接，从而实现了高精度的密钥分发过程。整个实验过程的成功率得到了杂志的高度评价。

实验数据显示，即使在最远距离的1200千米上，地面站接收光子的速率仍能维持在每秒1000比特左右。潘建伟团队计划利用“墨子号”为中转站实现更远距离的地面间量子密钥分发，并积极筹备在全球范围内开展跨洲际的密钥分发实验。

为扩大量子通信网络的覆盖范围，潘建伟团队正致力于发射更多低轨或高轨的量子通信卫星，构建全球性的量子通信网络。他们也在不断探索新的技术突破点，如白天的远距离自由空间量子密钥分发等，以推动下一代量子通信卫星的发展。