【產(chǎn)通社，11月20日訊】南京大學(xué)（Nanjing University）官網(wǎng)消息，謝臻達(dá)、龔彥曉、祝世寧團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦、韓正甫團(tuán)隊(duì)的銀振強(qiáng)教授、王雙教授、陳巍教授合作，在國(guó)際上率先完成基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，證明了利用無(wú)人機(jī)等移動(dòng)平臺(tái)能夠完成實(shí)用化的光量子信息任務(wù)。在該項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了集成化量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)、全自動(dòng)小型化高精度跟蹤瞄準(zhǔn)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的偏振控制系統(tǒng)，搭載于自主研發(fā)的小型多旋翼無(wú)人機(jī)平臺(tái)，完成了空地之間的量子密鑰分發(fā)，安全密鑰生成速率達(dá)到8kbps。

量子信息傳輸?shù)淖罱K目標(biāo)是直接用量子態(tài)傳輸信息，現(xiàn)階段人們能夠?qū)崿F(xiàn)的是通過(guò)量子密鑰分發(fā)（Quantum key distribution，QKD），利用量子方法實(shí)現(xiàn)信息加密傳輸。此前，量子密鑰分發(fā)已經(jīng)通過(guò)光纖和衛(wèi)星作為載體獲得實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并逐步走向?qū)嵱�。但是量子密鑰分發(fā)的實(shí)際應(yīng)用迫切需要將單光子直接傳輸?shù)浇K端用戶的能力，這有賴于移動(dòng)平臺(tái)量子網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)。南京大學(xué)團(tuán)隊(duì)曾在國(guó)際上率先提出利用無(wú)人機(jī)等移動(dòng)平臺(tái)構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想，并先后完成了基于無(wú)人機(jī)的糾纏光子分發(fā)（Natl. Sci. Rev. 2020, 7, 921）與光學(xué)中繼糾纏分發(fā)（Phys. Rev. Lett. 2021, 126, 020503）的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這些工作證明通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)行量子態(tài)傳輸是可行的，但是基于無(wú)人機(jī)移動(dòng)平臺(tái)的量子密鑰分發(fā)尚待實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

想要基于無(wú)人機(jī)移動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)量子密鑰分發(fā)，系統(tǒng)的重量、體積、穩(wěn)定性等方面面臨多項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。研究者們通過(guò)若干核心技術(shù)的原創(chuàng)設(shè)計(jì)與研發(fā)成功解決了所有挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)了首例無(wú)人機(jī)與地面站之間的量子密鑰分發(fā)。在本項(xiàng)工作中，研究者們自主研發(fā)了多項(xiàng)核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了首例無(wú)人機(jī)和地面站之間的量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)演示。利用研發(fā)的收發(fā)一體APT技術(shù)，可以輕松的實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間分發(fā)距離、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量等重要指標(biāo)的提升，用于實(shí)現(xiàn)具有復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)，通過(guò)進(jìn)一步的技術(shù)發(fā)展，有望基于固定翼高空無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)廣域量子密鑰分發(fā)，實(shí)現(xiàn)全時(shí)全方位覆蓋的移動(dòng)量子互聯(lián)。相關(guān)研究成果以“Experimental demonstration of drone-based quantum key distribution” 為題發(fā)表于《Physical Review Letters》雜志上。

南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院博士后田曉慧和物理學(xué)院博士生楊然為該論文的共同第一作者，南京大學(xué)物理學(xué)院劉華穎研究員、龔彥曉教授和電子科學(xué)與工程學(xué)院謝臻達(dá)教授為論文的共同通信作者，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)銀振強(qiáng)教授、王雙教授、陳巍教授和南智芯鏈科技（湖州）有限公司參與了該工作，南京大學(xué)祝世寧教授在該工作開(kāi)展的全過(guò)程給與了重要指導(dǎo)。這項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、江蘇省前沿引領(lǐng)技術(shù)基礎(chǔ)研究專項(xiàng)、南京大學(xué)卓越計(jì)劃、江蘇省卓越博士后計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

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