南京天儀邀請(qǐng)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)任繼剛研究員
作“空間量子科學(xué)及工程需求”學(xué)術(shù)報(bào)告
2021年12月24日15時(shí)，在天儀大廈10樓報(bào)告廳，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)任繼剛研究員應(yīng)邀來中科院南京天文儀器有限公司作了題為《空間量子科學(xué)及工程需求》的學(xué)術(shù)報(bào)告。本次報(bào)告會(huì)由中科院南京天文儀器有限公司李海波總經(jīng)理主持。
任繼剛，清華大學(xué)博士，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士后，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心研究員。主要從事自由空間量子通訊研究，近年來在Nature、Science等國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表40余篇研究論文。在中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)性科技專項(xiàng)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目“墨子號(hào)”中擔(dān)任主任設(shè)計(jì)師，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
圖1 學(xué)術(shù)報(bào)告場(chǎng)景圖
本次學(xué)術(shù)報(bào)告主要講述了空間量子通信的重要意義。量子密鑰分發(fā)是量子通信的重要研究內(nèi)容，隨著計(jì)算能力的提升，經(jīng)典密碼被破譯的可能性與日俱增。而量子密鑰分發(fā)通過量子態(tài)的傳輸，用戶共享無條件安全的密鑰，這是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式。量子通信通常采用單光子作為物理載體，最為直接的方式是通過光纖或者近地面自由空間信道傳輸。但是，這兩種信道的損耗都隨著距離的增加而指數(shù)增加。利用外太空幾乎真空因而光信號(hào)損耗非常小的特點(diǎn)，通過衛(wèi)星的輔助可以極大擴(kuò)展量子通信距離。同時(shí)，由于衛(wèi)星具有方便覆蓋整個(gè)地球的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，是在全球尺度上實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離實(shí)用化量子密碼和量子網(wǎng)絡(luò)有希望的途徑。
圖2 量子密鑰分發(fā)原理圖
2004年該團(tuán)隊(duì)在國際上首次實(shí)現(xiàn)了水平距離13公里（大于大氣層垂直厚度）的自由空間雙向量子糾纏分發(fā)，驗(yàn)證了穿過大氣層進(jìn)行量子通信的可行性。2012年，該團(tuán)隊(duì)在青海湖實(shí)現(xiàn)了首個(gè)百公里的雙向量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)，充分驗(yàn)證了利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)量子通信的可行性。隨后，該團(tuán)隊(duì)經(jīng)過艱苦攻關(guān)，于2016年8月16日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射了“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。在1200公里通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖信道高20個(gè)數(shù)量級(jí)（萬億億倍）。任教授還在報(bào)告中對(duì)我公司從2004年至今，針對(duì)空間量子科學(xué)不同階段的實(shí)驗(yàn)，專門組織科研團(tuán)隊(duì)為空間量子的地面實(shí)驗(yàn)和地空實(shí)驗(yàn)配套的大量高精度光學(xué)設(shè)備表示感謝，并高度贊揚(yáng)了我公司所研制光學(xué)設(shè)備的優(yōu)越性能。
圖3 空間量子科學(xué)的工程需求
任繼剛研究員的學(xué)術(shù)報(bào)告新穎有趣，引起了在場(chǎng)員工和師生們的廣泛討論和積極提問。
報(bào)告結(jié)束后，李海波總經(jīng)理代表公司對(duì)任繼剛研究員表達(dá)了真摯的感謝，并對(duì)學(xué)術(shù)報(bào)告作如下總結(jié)發(fā)言：公司將以本次學(xué)術(shù)報(bào)告為契機(jī)，以開闊員工眼界為目的，繼續(xù)邀請(qǐng)國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者來公司開展學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，深入開展校企合作，加速推進(jìn)天文光學(xué)設(shè)備的產(chǎn)學(xué)研一體化協(xié)同；同時(shí)，中科院南京天文儀器有限公司作為國內(nèi)唯一以研制大中型天文儀器為主，兼顧其它光機(jī)電、計(jì)算機(jī)技術(shù)一體化儀器的研制基地，會(huì)充分發(fā)揚(yáng)高效率、高質(zhì)量的優(yōu)良傳統(tǒng)，公司全體員工將鉚足干勁、不懈奮斗，持續(xù)不斷的為國家量子通信、空間科學(xué)和天文事業(yè)的發(fā)展奉獻(xiàn)精品。
在熱烈的掌聲中，本次學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)圓滿結(jié)束。