基于量子卫星“墨子号”的量子测距过程仿真实验研究

对星地量子测距过程中利用捕获跟踪瞄准(Acquisition tracking and pointing,ATP)系统进行纠缠光子对收发和利用符合计数原理计算纠缠光子对到达时间差(Time difference of arrival,TDOA)的两个关键过程进行了仿真实验研究。根据"墨子号"量子卫星真实的6个轨道参数,对卫星的运动轨迹以及地面用户对从卫星上发射到地面信号的ATP过程进行系统仿真实验研究。分析并设计了ATP系统的结构;借助于Simulink环境下的仿真软件,建立ATP时域仿真系统,将所计算出的"墨子号"方位角与俯仰角位置信号作为ATP系统的输入信号,对所建立的ATP系统进行星地纠缠光收发的捕获跟踪瞄准过程进行了系统仿真实验,跟踪精度达到了2μrad;在实现地面用户对量子卫星的精确跟踪的基础上,设计并进行纠缠光子对收发及其符合计数的仿真实验;拟合出纠缠光子对皮秒级误差的到达时间差,实现了精确的量子测距过程,为量子导航系统的实现提供了一定的理论及仿真实验基础。

“墨子号”卫星空间安全评估

"墨子号"卫星是2011年中科院空间科学战略性先导科技专项首批批准的五颗科学实验卫星之一,旨在建立卫星与地面远距离量子科学实验平台,并在此平台上完成空间大尺度量子科学实验任务.作为一颗科学卫星,它已经为中国在空间量子通信领域奠定了基础,受到国内外的普遍关注.2019年1月起,"墨子号"卫星开始进入延寿期工作,该卫星仍然承担着繁忙的拓展实验任务,包括国际合作实验任务等."墨子号"卫星在轨空间安全问题成为"墨子号"卫星团队的关注点之一.本文基于国际空间碎片或空间目标数据信息,结合"墨子号"卫星星历数据,仿真了2020年3月17日-3月24日,"墨子号"最可能遭遇的空间碎片或空间目标情况,并给出了一些重要参数结果,对"墨子号"卫星运行具有参考作用.

墨子号在国际上率先实现千公里级量子纠缠分发

中国科学院网站2017年6月16日报道,墨子号量子科学实验卫星在国际上率先实现了千公里级星地双向量子纠缠分发,并在此基础上实现了空间尺度下严格满足爱因斯坦定域性条件的量子力学非定域性检验,在空间量子物理研究方面取得重大突破,这一成果以封面论文的形式发表于Science。

墨子号提前一年完成全部既定科学目标

2017年8月10日，中国科学技术大学潘建伟、彭承志团队联合中国科学院上海技术物理研究所等单位宣布，墨子号在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态，相关研究成果发表在Nature上。这是继2017年6月实现千km级星地双向量子纠缠分发和量子力学非定域性检验后，中国科学家利用墨子号实现的空间量子物理研究另外两项重大突破.

从墨子到“墨子号”——兼论中华文化的科学传统

先秦时期,诸子百家视科学技术为末道,唯有墨家表现出与众不同的求真唯理的科学精神。墨子兼具科学素养和人文精神,拥有数学、几何学、光学、军事学等领域领先世界的科技成就,具备求真理、利天下、尊规范的科学精神。秦汉以后墨学衰微,由显入潜,氤氲中华沃土数千年,为中华民族保留了宝贵的科技火种。至近代墨学逐渐开始复兴,在当代墨学重新焕发出勃勃生机。“墨子号”量子卫星的成功发射,既是对墨子科技成果的时代传承,又是对墨家科技思想的时代弘扬,激发了中国人民的科技自信,有力驳斥了中华文化没有科技传统的谬论。

墨子号量子卫星实现洲际量子密钥分发

中国科学院院网报道，中国科学技术大学联合中科院上海技术物理研究所、中科院微小卫星创新研究院、中科院光电技术研究所、中科院国家天文台、中科院国家空间科学中心及奥地利科学院，利用量子科学实验卫星墨子号（QUESS），在中国和奥地利之间首次实现距离达7600km的洲际量子密钥分发，并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信。

“墨子号”实现1200km地表量子态传输

记者从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟院士及其同事彭承志、陈宇翱、印娟等利用“墨子号”量子科学实验卫星,首次实现了地球上相距1200 km两个地面站之间的量子态远程传输,向构建全球化量子信息处理和量子通信网络迈出重要一步。相关成果日前在线发表于《物理评论快报》。

“墨子号”抢占量子科技创新制高点

本刊讯2020年9月11日,国家重大文化工程《辞海》(第七版)正式对外发布,本次新增内容中添加了“量子通信”“量子科学实验卫星”等词条。2016年我国成功发射世界首颗量子卫星——“墨子号”,并圆满完成星地量子密钥分发等三大科学目标。2017年,世界首条千公里级量子保密通信干线——京沪干线建成启用,与“墨子号”相结合,我国成功实现世界首次洲际量子保密通信……

“墨子号”与量子通信

量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元,量子理论是现代物理学的两大基石之一。虽然直到现在,物理学家关于量子力学的一些假设还不能被充分地证明,仍有很多需要研究的地方,但是这并不影响人们利用它,量子通信就是基于量子理论的一种新技术。2016年8月16日,国际上首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射,为我国引领世界量子通信技术发展、开展检验量子物理基本问题前沿研究,奠定了坚实的科学与技术基础。

墨子号:树起量子通信中国标杆

近日,美国科学促进会宣布,“墨子号”量子科学实验卫星科研团队被授予2018年度克利夫兰奖,以表彰该团队通过实现千公里级星地双向量子纠缠分发,为推动大尺度量子通信实验研究做出的卓越贡献。这是该奖设立90余年来,中国科学家在本土完成的科研成果首次获得这一重要荣誉。2018年12月17日,“墨子号”量子科学实验卫星完成的洲际量子密钥分发研究成果,还被列入美国物理学会2018年度国际物理学领域的十项重大进展。

什么是量子科技

2024年8月16日是一个特别的日子,这一天是“墨子号”量子卫星发射8周年的纪念日。你是否好奇,量子卫星中的“量子”意味着什么?它背后隐藏着怎样的奥秘?

“墨子号”卫星中的量子通信技术

“墨子号”量子通信卫星的成功发射预示着我国在量子通信技术发展上取得了巨大成功。量子通信作为一种无条件安全性的新型信息通讯方式也渐渐走入了人们的视野。本文首先从“墨子号”卫星的发射探讨了量子卫星中所涉及的基础科学问题,然后介绍了我国量子通信技术的发展现状。相信在不久的将来,量子通信技术的发展将会对人们的生产生活带来极大的改变和积极影响。

太空耀眼的“科学之星”——墨子号

2020年9月11日,国家重大文化工程《辞海》(第七版)在新增内容中添加了“量子通信”“量子科学实验卫星”等词条。遨游太空的“墨子号”量子科学实验卫星有了属于自己的“正式名称”。2016年中国成功发射世界首颗量子卫星——“墨子号”,并圆满完成星-地量子密钥分发等三大科学目标。2017年,世界首条千千米级量子保密通信干线——京沪干线建成启用,与“墨子号”相结合,中国成功实现世界首次洲际量子保密通信……就让我们一起回顾“墨子号”的诸多成就,展望量子科技的未来吧。

墨子号量子科学实验卫星

墨子号量子科学实验卫星在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭于2016年8月16日1时40分发射升空,是由我国自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星。墨子号量子科学实验卫星旨在建立卫星与地面远距离量子科学实验平台,并在此平台上完成空间大尺度量子科学实验,以期取得量子力学基础物理研究重大突破和一系列具有国际显示度的科学成果,并使量子通信技术的应用突破距离的限制,向更深的层次发展,促进广域乃至全球范围量子通信的最终实现。

把握量子科技发展大趋势打好合肥量子信息产业发展主动战

近年来,量子科技的发展对传统技术体系产生了冲击和颠覆性的影响,引导量子科技向更高水平发展,对于保障国家安全、促进高质量发展具有非常重要的作用。2016年4月26日,习近平总书记在安徽调研时,在中国科学技术大学视察了“墨子号”量子科学实验卫星和量子保密通信京沪干线总控中心,对量子信息技术研发工作给予肯定:“很有前途、非常重要”,并“希望大家再接再厉、更上层楼”。

从量子卫星的发射谈对物理学发展的思考

探讨近代物理学的发展对量子技术应用的理论基石作用,说明量子通讯理论、优势、发展历史和前景展望,并从我国量子卫星发射中看出我国在量子通讯领域所具有的优势中进一步鼓舞物理学理论研究。

量子通信实现“中国领跑”

“量子密钥分发已经成功实现商业化,在光纤中已经能做到几百公里,用卫星可以做到上千公里。”这两项纪录都是由中国科学家创造的,也是中国量子通信领先世界的标志。量子通信技术被誉为影响人类未来的重大技术之一,成为国际竞争的新热点。经过20多年的科研攻关,我国在量子通信领域取得了一系列世界领先的创新成果。从“墨子号”量子卫星成功发射,到量子“京沪干线”正式开通,再到在国际上首次实现的多维度量子隐形传态……虽然在全球量子通信赛道中,中国起步并非最早,但如今已经实现了“弯道超车”。

知否

量子产品真的那么神奇吗近年来,随着我国“墨子号”量子通信卫星的上天,“量子”一词不仅在学术界,还在民间成为流行词。一些商家看到商机,蹭着量子的热度,一些贴着“量子”标签的各种“功能强大”“治百病”“防癌治癌”等的量子产品横空出世,如量子水、量子袜、量子眼镜、量子鞋垫、量子挂坠、量子杯、量子医疗仪器等等,无一例外,这些“量子商品”价格都非常昂贵。然而,这些量子产品真有宣传那么强大的功效吗?

中国从太空发送不可破解密码

介绍我国量子通信技术发展所取得的成就.

光极限探测技术在空间通信中的应用

光是人类最早的科学研究对象之一,光子是光的最小能量单元,具备量子的基本特征。随着科学技术发展,人类已经能够实现对单个光子的极限探测。光的常规探测已经普遍应用于地面光纤通信中,而光的极限探测则在空间量子通信及深空超远距离光通信中具备重要的应用价值。文章介绍了光极限探测技术在空间量子科学实验、空间光子通信中的典型应用及涉及的核心技术。