“墨子号”首次实现量子安全时间传递
来源:科技日报
发布时间: 2020-05-13
高精度时间传递是导航、定位等应用的核心技术。目前广泛采用的时间传递技术主要包括卫星导航定位、光纤网络等时间传递方案。近年来，时间传递的安全性得到了广泛关注。各种网络系统，如计算机网络、金融、电力能源网络等，都需要统一的时间基准。这些系统遭受到恶意攻击，其引起的时间错误将会引起网络崩溃、导航定位错误等重大安全性事故。
记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟及其同事彭承志、徐飞虎等利用“墨子号”量子科学实验卫星，在国际上首次实现量子安全时间传递的原理性实验验证，为未来构建安全的卫星导航系统奠定了基础。该成果于5月11日在线发表在国际学术期刊《自然·物理》上。
高精度时间传递是导航、定位等应用的核心技术。目前广泛采用的时间传递技术主要包括卫星导航定位、光纤网络等时间传递方案。近年来，时间传递的安全性得到了广泛关注。各种网络系统，如计算机网络、金融、电力能源网络等，都需要统一的时间基准。这些系统遭受到恶意攻击，其引起的时间错误将会引起网络崩溃、导航定位错误等重大安全性事故。然而，当前广泛使用的时间传递技术面临着数据篡改、信号欺骗等各种攻击的潜在风险。
基于量子不可克隆原理，以单光子量子态为载体的时间传递技术可以从根本上保证信号传输过程的安全性。潘建伟团队首次提出了基于双向自由空间量子密钥分发技术的量子安全时间同步方案。在该方案中，单光子量子态同时作为时间传递和密钥分发的信号载体，进行时间同步和密钥生成。这个过程所生成的密钥用来加密经典时间数据，从而确保时间数据的安全传输。
基于“墨子号”量子科学实验卫星，潘建伟团队突破了星地单光子时间传递、高速率星地双向异步激光时间应答器等关键技术，实现了星地量子安全时间同步的技术验证，获得了30ps精度的星地时间传递，达到了星地激光时间传递的国际先进水平。
审稿人高度评价：“在空间量子实验领域又一次超越了现有技术水平……对于量子技术的实用化至关重要。”该研究成果将极大地推动量子精密测量相关领域的研究和应用。（记者吴长锋）
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