滑鐵盧大學(xué)量子源集將集成本土首顆量子衛(wèi)星

　　在滑鐵盧大學(xué)量子計算研究所(IQC)的實驗室里，經(jīng)過多年的原型設(shè)計、測試和模擬外太空的條件，Thomas Jennewein博士和他的研究小組成員正在慶祝他們的下一個重大里程碑——他們的量子源已經(jīng)完成，準(zhǔn)備納入量子加密和科學(xué)衛(wèi)星(QEYSSat)。

　　該項目的全稱是基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的參考幀獨立量子通信(ReFQ)，是加拿大和英國聯(lián)合合作的結(jié)果。

　　QEYSSat目前計劃于明年發(fā)射，它將攜帶這個小型量子源進(jìn)入太空，在那里它將在自身和地球上的地面站之間發(fā)送偏振編碼的光子。ReFQ是一個小黑盒子，可以承受發(fā)射時的振動和太空環(huán)境。它經(jīng)過了嚴(yán)格的實驗室測試，現(xiàn)在準(zhǔn)備運往研究人員的合作伙伴霍尼韋爾航空航天公司，該公司負(fù)責(zé)將該源集成到主衛(wèi)星上。

　　“ReFQ模塊是由加拿大滑鐵盧大學(xué)IQC和霍尼韋爾以及英國CraftProspect, U Strathclyde和U Bristol的研究人員共同開發(fā)的，”IQC教員兼物理和天文學(xué)系教授Jennewein說。“這個量子源現(xiàn)在被送到霍尼韋爾，整合到加拿大航天局的QEYSSat任務(wù)中，并將作為量子物理定律保護(hù)的未來全球通信網(wǎng)絡(luò)的概念證明。”

　　QEYSSat將測試一種被稱為量子密鑰分發(fā)的通信方法，這是一種使用量子力學(xué)原理共享密鑰以確保這些密鑰保持安全的密碼學(xué)形式。在量子衛(wèi)星和量子密鑰分配實驗中，他們的衛(wèi)星是獨一無二的，將是加拿大的第一顆量子衛(wèi)星。量子源將運行一個獨立于參考幀的量子通信協(xié)議，該協(xié)議只需要各方在單個光子偏振的基礎(chǔ)上達(dá)成一致，就可以提取量子密鑰。

　　IQC衛(wèi)星量子通信高級技術(shù)專家Paul Godin博士說:“看到這個為期三年的項目達(dá)到高潮，真是令人興奮。“我們經(jīng)歷了面包板模型，工程模型，最后我們有了這個飛行模型。我們的端到端演示表明，它工作良好，運行良好。這是一個非常有前途的職位，是多年努力工作的結(jié)晶。”

　　由于航天尺寸和重量的限制，ReFQ最初是一個工程難題，要求研究人員將所有必要的組件安裝到一個小于10 x 10 x 4.8立方厘米，小于600克的設(shè)備中。

　　ReFQ現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行了徹底的測試，以模擬它將在衛(wèi)星上經(jīng)歷的條件。這項測試已經(jīng)證明，即使在比外層空間更極端的條件下，ReFQ也能以所需的速率生成量子密鑰。

　　“我們已經(jīng)盡了最大的努力來模擬衛(wèi)星通過的條件，到目前為止，我們已經(jīng)看到了一些非常好的初步結(jié)果，”IQC和物理與天文學(xué)系的博士生賈斯汀·施里爾說。“看到一切最終都能順利進(jìn)行，真是令人興奮。”

　　現(xiàn)在量子源已經(jīng)運到霍尼韋爾，研究人員將把注意力轉(zhuǎn)移到IQC和卡爾加里大學(xué)的地面站的最后確定上。一旦衛(wèi)星發(fā)射，這些地面站需要準(zhǔn)備好在地球上與QEYSSat進(jìn)行通信。

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