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南京大学打造出世界首套“量子无人机网络”,开创量子网络新纪元

www.rf-millenium.com2019-07-15
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TOP研究

'TOP大学已经进入了一个小系列。最近,IEEE报道称南京大学正在努力开发一种“量子无人机”。具体内容是:使用无人机作为量子传输的中继站,创造出世界上第一架无人机。量子通信网络。应当理解,网络可以生成几乎无能为力的空中量子通信网络,预期其将大大降低量子通信网络的部署成本。

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南京大学在“量子无人机”领域取得了新的突破

最近,IEEE发表文章说,南京大学的“量子无人机”技术取得了突破性进展。为了弥补量子卫星通信的不足,南京大学的研究人员试图将无人机用作卫星和地面量子网络之间的卫星。关键节点。

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具体来说,他们测试了一架能够容纳两个空对地链路的无人机,每个无人机接收和传输约100米长甚至下雨夜的纠缠光子。如果成功,这个量子无人机将作为量子通信网络的载体,建立一个不可破解的通信传输系统。

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具体来说,研究人员开发了一种总共35千克的八轴旋翼机,包括一个板载量子通信系统。经过实验,量子无人机可以一次在空中盘旋40分钟。并且能够保持两个空对地链路,每个长约100米,也可以在白天,晴朗的夜晚,甚至是在雨夜中接收和传输纠缠的光子。通过将这种便携式量子节点连接到现有的卫星和地面节点,预计将产生完全且广泛覆盖的量子网络。

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'TOP大学来找你'。 “量子无人机”项目研究团队由16人组成。所有团队成员均来自南京大学。涉及的机构包括物理学院和固态微结构,电子科学与工程国家重点实验室。学院和工程管理学院等。

通常,光束衍射是自由空间量子网络中的基本问题,其中衍射损耗主导大距离,例如从卫星到地面的距离。但是,在基于无人机的网络中,可以应用多个节点将长链路划分为更短的链路。在这种情况下,每个无人机节点都可以接收光子并将它们重新发送到下一个节点以进行级联传输。

另一种布局是小型无人机,可以缩小量子通信系统以适应本地量子网络。它还可以按比例放大并装载到高空无人机上,这些无人机成为跨越数百公里的广域网中的节点。

总而言之,量子无人机网络可能填补卫星和地面量子网络之间的缺点。

部署“量子无人机”面临许多挑战

现在部署无人机面临着多重挑战。例如,尽管系统认为许多纠缠光子在去往无人机的路上被分散,吸收或以其他方式丢失,但无人机的量子通信系统可能会误判。例如,太阳的光线就像一些失去纠缠的光子。这些错误可能会使用户过于自信并危及系统的安全性。

此外,无人机在低层大气层中飞行,大气湍流是信号衰退的重要来源,但无人机本身是湍流的重要来源。这种不可避免的湍流会大大降低量子通信的性能。

尽管有这些缺点,来自德国的量子科学家,Dmytro碎片和其他大气效应对量子通信产生了影响。他说,这最终将为制作更好的基于卫星的量子通信作出重大贡献。

量子纠缠是迄今已知的安全通信方法

在量子纠缠中,如果观察到处于纠缠状态的粒子,它肯定会导致这种纠缠态的崩溃。通过使用量子纠缠的这一特征来实现量子通信的安全性。

注意:量子通信是指使用量子效应加密和传输信息的通信方法。量子通信主要涉及:量子密码通信,量子远程传输和量子密集编码等。该学科逐渐从理论到实验再到实际发展。高效安全的信息传输受到越来越多的关注。量子通信基于量子力学的基本原理,具有高效,安全的特点,已成为世界量子物理和信息科学研究的热点。量子通信是一门结合了经典信息理论和量子力学的新兴跨学科学科。与成熟的通信技术相比,量子通信具有很强的机密性,大容量和远距离传输等优点。

量子纠缠通信在传输信道上也是安全的。由于量子通信使用“量子信道”进行信息传输,每对纠缠粒子的“量子信道”不同,因此半轨道上没有信息。被截获或泄露的风险。这是量子通信的安全原则。

对量子通信的简单理解是将对象雾化然后将其集成到另一个对象中。通过量子通信卫星传输信息可以完全消除间谍和解决方案的秘密通信技术,对抗外国网络攻击,提高防御能力。

中国和欧洲的科学家目前正在开发基于卫星的量子网络,但量子卫星虽然已经克服了远距离光子损失的问题,但实时全向覆盖和多节点构造的挑战仍然存在。例如,低轨道卫星只能在有限的时间窗内与某些地面通信,而空间发射的成本使得建造量子卫星网络相当昂贵。

参考链接:

IEEE:

论文链接:

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