物理学家提出了一种新的方法，可以解开全球规模量子网络的障碍
发布时间：2024-12-02 09:19:09 阅读数： 519
来源：CC0公共领域
太阳光对量子通信网络的构建构成了不小的挑战，特别是其产生的“日光噪声”，严重阻碍了全球范围内量子通信网络的顺畅运行，特别是卫星量子密钥分发（SatQKD）系统。SatQKD作为一种前沿技术，旨在通过卫星实现全球范围内的安全通信，但其性能却受限于日光噪声，导致目前的操作大多只能在夜间进行，大大限制了其应用范围和连接能力。
想象一下，如果你正在尝试通过卫星发送一条加密的信息，但强烈的日光干扰使得信息难以准确传输，这无疑会是一个巨大的障碍。为了解决这个问题，赫瑞瓦特大学（HWU）的物理学家们提出了一种创新的方法，利用替代编码技术来对抗日光噪声，为SatQKD的全天候运行铺平了道路。
具体来说，HWU的团队提出使用时间和相位编码来替代传统的偏振编码。偏振编码是目前SatQKD系统普遍采用的方式，但它在日光下的表现并不理想。而时间和相位编码则能够解锁极化过滤的能力，通过减少检测到的日光噪声，使得SatQKD在黎明和黄昏时段也能正常运行。
这是如何做到的呢？我们可以这样理解：日光噪声是部分极化的，就像你戴上偏光太阳镜后，会看到天空的某些部分比其他部分更暗一样。HWU的团队利用这一特性，通过时间和相位编码来过滤掉这些极化的日光噪声，从而在日光较为柔和的黎明和黄昏时段实现SatQKD的可靠运行。
据研究团队介绍，早期的模拟结果表明，使用时间和相位编码可以每天延长和增强SatQKD系统的操作时间三到四个小时，这对于推动量子通信技术的发展具有重要意义。毕竟，全天候的量子通信将极大地提升信息传输的安全性和效率。
为了验证他们的理论，HWU的团队将利用他们参与的两个即将于2025年发射的任务——量子通信中心的光量子通信空间平台（SPOQC）和量子加密与科学卫星（QEYSSAT）——进行实验。这些实验将为他们提供宝贵的数据，以进一步优化和完善他们的替代编码技术。
总的来说，HWU的团队通过提出使用时间和相位编码来对抗日光噪声的方法，为SatQKD系统的全天候运行提供了新的可能。这一创新不仅有望推动量子通信技术的发展，还将为全球范围内的安全通信提供更加可靠和高效的解决方案。
