震撼发现！科学家成功将量子光束传送至轨道

量子卫星用于从太空向多个地面站发送光粒子，以创建超安全的通信连接。

然而，悉尼科技大学（UTS）的一组科学家研究发现，这些光束也可以从地球发送到太空。

截至目前，量子通信主要局限于下行通信链路。这种方法是安全的，并且是量子加密通信的基础。

回顾之前的进展

中国于2016年发射了墨子卫星，迈出了量子通信的第一步。这一举措使得太空量子加密实验成为可能。

在2025年，进展不断，济南-1微卫星在中国和南非之间建立了一个12,900公里的量子通信链路，创下了新的距离记录。

“当前的量子卫星在太空中创建纠缠对，然后将每对的一个部分发送到地球上的两个地方——被称为‘下行链路’，”团队成员亚历山大·索尔采夫教授说。

“这主要是用于密码学的，其中只需要少量光子（光的基本粒子）来生成一个秘密密钥，”他接着说。

这一突破为构建更强大、更灵活的量子通信网络打开了大门，最终创造一个全球量子互联网。

逆转信号流

最初，科学家们并没有将上行链路的思路列入议程，因为他们认为这种方法会因为信号损失、干扰和散射而行不通。然而，德维特教授及其团队展示了一种方法，证明了相反的思路是可行的。

“这个想法是从两个不同的地面站向一颗在地球上空500公里、以每小时约20,000公里速度飞行的卫星发射两个单独的光子，使它们完美相遇，进而产生量子干涉，”德维特教授解释道。

“让人意外的是，我们的模型显示上行链路是可行的。我们考虑了现实世界的影响，比如来自地球的背景光、月球的阳光反射、以及大气效应和光学系统的对准不完美，”他说。

研究人员表示，上行链路的概念可以用来在不同地区建立未来的量子网络，利用小型低轨道卫星。

团队将现实世界的问题纳入他们的模型，包括来自地球的背景光、月球的阳光反射、大气效应以及光学系统的轻微错位问题。

尽管面临这些挑战，该模型证明了上行链路是可行的。

构建量子互联网

“量子互联网与当前新兴的加密应用有很大不同。它使用相同的基本机制，但你需要更多的光子和带宽来连接量子计算机，”德维特教授说。

上行链路方案可以提供量子网络所需的高带宽，这意味着卫星只需小型光学单元来处理入射光子，而不需要携带繁重的量子光源设备。

这让系统变得更轻、更便宜，也更实用。从长远来看，研究人员相信量子纠缠将成为一种基本的基础设施，就像电力一样，在背后默默为设备和网络提供支持。