天宫二号空间实验室9月中旬发射将进行全球首次空地量子密钥传输试验

7月10日,来自中国载人航天工程办公室的消息称,天宫二号空间实验室已于昨日安全运抵酒泉卫星发射中心载人航天发射场,即将开展发射场总装和测试工作。
据国际在线消息援引中国载人航天工程办公室消息,天宫二号空间实验室按流程完成了出厂前所有研制工作,2016年7月7日从北京启程,经铁路运输,于9日安全运抵酒泉卫星发射中心载人航天发射场。天宫二号空间实验室装载全球首台空间冷原子钟、全球首次空地量子密钥分配试验等14项空间应用载荷。
全球首台空间冷原子钟
据新华网3月报道,中国载人航天工程总设计师周建平此前介绍,天宫二号将搭载全球第一台冷原子钟升空,利用太空微重力条件,稳定度将高达10的负16次方。
超高精度的原子钟,是卫星导航等领域的关键核心技术。
卫星导航的基本原理是,精确测量微波信号从卫星到达目标所用的时间,可得卫星和目标之间的准确距离。因此,测量时间的精度,直接影响定位准确度。
常温下,原子都有大约每秒几百米的热运动,导致原子和电磁波作用时间短,影响原子钟的精度。目前GPS和北斗上使用的原子钟,精度仅到纳秒(10的负9次方秒)级,故民用GPS的导航精度在十几米左右。
空地量子密钥分发试验
据《钱江晚报》今年6月报道,今年7月,我国将发射世界首颗量子科学实验卫星,并在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建一个天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。
今年9月,量子通信的核心环节:密钥(加密、解密的钥匙)传输实验,将搭乘天宫二号空间实验室,上天展开实验。这意味着,世界上首封绝对不会被截、被破、被复制的密信,将要诞生。
传统的通信加密和传输安全,都是依赖于复杂的算法,既建立在现有计算机计算能力不足的基础上。然而,全球都在加紧研发的量子计算机,将能够将以往计算上百亿年的计算量,在大约1分钟内完成。可以说,在量子计算机面前,任何基于算法的加密都是没有意义的。
然而,量子通信技术,却因光量子的物理特性,决定了这种传输方式的绝对安全。首先,单光子不可被分割、测量。如果在天上的光子射向地面的过程中被劫持,那么地面上就一定无法再接受到这粒光量子了,这会让接收方及时警惕情报已被盗。
其次,量子态不可复制。处于量子态的粒子,一旦被复制,原来的粒子也就毁了。这保证了信息不可被窃听。
因此,量子通信方式,从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全,可从根本上、永久性解决信息安全问题。
另据新华社解读,在卫星成功进行多项实验后,天地一体化量子科学实验系统将投入正式运行。量子卫星首席科学家、中国科学技术大学教授潘建伟透露,“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网工程,预计今年下半年交付。
这一工程将构建千公里级高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络,建成大尺度量子通信技术验证、应用研究和应用示范平台。结合量子卫星和京沪干线,将初步构建我国天地一体化的广域量子通信体系。
据了解,我国还将陆续发射多颗量子卫星,力争在2030年前后率先建成全球化的广域量子保密通信网络。