导读

近日，加拿大科学家首次演示了在现实城市环境下利用高维量子密码术以安全的方式发送信息的过程，让量子通信更加切实可行。

科学家此前在实验室环境下进行的演示表明，一个光粒子（即光子）可以将多个比特的信息进行编码。但此前从未在现实环境下进行过此类试验的演示。而最近在美国开展的一项研究，首次实现了每个光粒子包含不只一个比特信息的量子加密信息在现实城市中在两个建筑物之间的空气中传递的演示。

研究报告的第一作者、加拿大渥太华大学助理教授易卜拉欣·卡里米说：“在此之前，人们的量子通信方式是这样的，他们要么发送0，要么发送1。但问题在于，对于每一个字母而言，需要发送8个信号——8个0或1，这非常麻烦。如果丢失一个信号，就会丢失整个字母，结果就是丢失整条信息，因此将信息以多维方式编进像光子这样的量子态粒子会显著简化整个过程。”

在测试中，卡里米及其团队成功地在渥太华大学两栋相隔300米的建筑物之间发出了包含两个比特信息的光子，并且让传递信息所需的光子数量减少50%。这次的实验不仅证明了量子通信的可行性，并且通过使用高维编码还提高了安全性，让量子通信渠道更能对抗来自天气或其他外部影响因素的“噪音”，让通信更加可靠。

研究人员现在打算尝试在最远达5.6公里的距离内发送和接收高维量子加密信息，以便能够让这一技术应用到城市环境中。不过，这还存在一些需要克服的重大挑战。

卡里米说：“最大的难题是光在大气中传播时遇到的扰动。我们在试验中发送了一个光子，因此这的确是非常困难的。你需要以某种角度来发送这个光子，然后使用一种配备精密电子设备的望远镜。”

原文发布时间为：2017-03-17
本文作者：罗恩·考恩
本文来源：量子趣谈，如需转载请联系原作者。