“北京技術(shù)”由“北京箭”搭載升空。記者從北京量子信息科學(xué)研究院獲悉，近日，該院星地量子直接通信系統(tǒng)模塊級驗證圓滿完成，標(biāo)志著我國星地量子直接通信技術(shù)正式邁入空天地一體化量子直接通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建階段。
5月29日，本市商業(yè)航天企業(yè)箭元科技研發(fā)的元行者一號驗證型火箭，完成了首次海上飛行回收試驗。這枚火箭上，搭載了兩個小盒子，它們是北京量子院量子直接通信團隊自主研發(fā)的量子直接通信激光器模塊和相位編碼模塊。
“這兩個模塊，是星地量子直接通信系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，能完成信息傳輸、解碼的任務(wù)。”北京量子院副院長、清華大學(xué)教授龍桂魯介紹，傳統(tǒng)保密通信分為密鑰分發(fā)、密文傳輸雙信道結(jié)構(gòu)，而量子直接通信技術(shù)使用單信道結(jié)構(gòu)，在直接傳遞信息的同時，還能感知、阻止竊聽，技術(shù)難度更高。
要實現(xiàn)星地量子直接通信，相關(guān)設(shè)備在抵達(dá)太空前，會面臨重重考驗。火箭升空的巨大加速度和劇烈振動、太空中的極大溫差和高能粒子輻射等影響，都可能導(dǎo)致相關(guān)器件損壞、失效。
“當(dāng)前北京商業(yè)航天領(lǐng)域的快速發(fā)展，給了我們更多機會。”龍桂魯表示，航天標(biāo)準(zhǔn)器件的成本較高，團隊希望通過設(shè)計方式的改進，在實現(xiàn)目標(biāo)任務(wù)的同時不斷降低成本。例如，實現(xiàn)抗振動可針對性優(yōu)化機械設(shè)計，提升抗輻照性能則可加裝鋁板等阻隔措施。真實的搭載試驗，能幫助團隊不斷改進設(shè)計方案。
此次試驗中，兩套設(shè)備模塊跟隨驗證火箭飛行至約2.5公里的高空，這是火箭發(fā)射升空過程中加速度最大、振動最劇烈的階段。經(jīng)檢測確認(rèn)，它們通過了此次測試的考驗。后續(xù)，團隊還將利用驗證平臺和資源，分模塊、分階段，逐級展開驗證，加快星地量子直接通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。
此前，經(jīng)過近3年的持續(xù)優(yōu)化，團隊已將量子直接通信系統(tǒng)的體積從大約5臺電腦主機的大小，優(yōu)化至僅約為1臺電腦主機的體積，以更好地適應(yīng)航天發(fā)射任務(wù)對重量、體積的高要求。龍桂魯為團隊制定了時間表，希望在兩年內(nèi)，將星地量子直接通信載荷送入太空。未來，隨著量子直接通信技術(shù)的成熟，它將在政務(wù)、金融、電信、能源等高安全需求領(lǐng)域，構(gòu)建起量子增強的安全通信體系，推動信息安全產(chǎn)業(yè)進入“量子+”新時代。
編輯：李華山
