特拉维夫大学建立首个量子光通信卫星天文台

特拉维夫大学量子科学与技术中心在以色列建立了第一个地面站——也是世界上最先进的地面站之一——用于跟踪、传感、高光谱成像以及与地球轨道卫星的光学和量子通信。该站包括一个直径为4.25米的卫星天文台圆顶、跟踪系统、一级高速摄像机和二级跟踪摄像机、激光设备、单光子探测器和一台可同时携带两台望远镜的跟踪机器人。在这个阶段，机器人手臂拿着一个 24 英寸的望远镜，在下一阶段，天文台将配备另一个专为红外范围内的摄影而设计的望远镜，以及热和高光谱相机。

特拉维夫大学量子科学与技术中心负责人 Yaron Oz 教授说：“地面站是为观测卫星而设计的，这些卫星是 400-500 公里高的小天体，以每小时约 30,000 公里的速度移动。” “跟踪卫星的能力是一项非常精确的技能。卫星经过的速度非常快，在此期间，您必须在图像的中心和电磁波谱的几个不同范围内拍摄它，以便了解有关它的细节。这是以色列第一个也是唯一一个卫星天文台，也是全世界最先进的卫星天文台之一。”

除了使用不同波长的激光或 LED 的常规光通信外，新地面站还将进行量子光通信实验。高级通信使用单个光子的量子特性来传输加密信息。

“从理论上讲，量子通信是完全加密的，”奥兹教授解释道。“发动网络攻击并复制信息是不可能的，因为在量子力学中有一个防止复制的原理。一旦第三方试图拦截消息，他们就会破坏原始信号——例如，通过改变光子的偏振——并且通信双方都会知道有人试图窃听他们。这就是它在理论上的工作原理。在实践中，有相当多的研究问题需要回答。例如，我们如何处理不是由于企图窃听而产生的信号干扰，而是例如来自天气的干扰?我们应该使用 qubits 还是 qudits，即具有两种以上状态的光子?更一般地说，在卫星经过地面站的有限传输时间内，这种方式可以传输多少信息?未回答的问题列表很长。必须明白，量子通信是一个完全实验的领域。有在实验室进行的实验的协议，但唯一成功展示这种通信的国家是中国，它已经在 2016 年这样做了。人显然也成功了，但他们没有在科学期刊上发表任何相关内容。除了这两个超级大国，德国、新加坡和现在的以色列等少数国家也准备展示这种能力。” 必须明白，量子通信是一个完全实验的领域。有在实验室进行的实验的协议，但唯一成功展示这种通信的国家是中国，它已经在 2016 年这样做了。人显然也成功了，但他们没有在科学期刊上发表任何相关内容。除了这两个超级大国，德国、新加坡和现在的以色列等少数国家也准备展示这种能力。” 必须明白，量子通信是一个完全实验的领域。有在实验室进行的实验的协议，但唯一成功展示这种通信的国家是中国，它已经在 2016 年这样做了。人显然也成功了，但他们没有在科学期刊上发表任何相关内容。除了这两个超级大国，德国、新加坡和现在的以色列等少数国家也准备展示这种能力。” 但他们在科学期刊上没有发表任何相关内容。除了这两个超级大国，德国、新加坡和现在的以色列等少数国家也准备展示这种能力。” 但他们在科学期刊上没有发表任何相关内容。除了这两个超级大国，德国、新加坡和现在的以色列等少数国家也准备展示这种能力。”

在该项目的第一阶段，特拉维夫大学的研究人员将尝试在地面站之间、地面站与无人机之间以及地面站与其国际合作伙伴的卫星之间建立光通信，然后建立量子通信。在两到三年内，研究人员希望筹集资金建造一颗专用的“蓝白”量子卫星。

“我们正在采用'塔楼和栅栏'方法，”奥兹教授说。“一开始，我们会在物理学院二楼的楼顶放置一个发射器，试图产生一个每秒几百到几千比特的免疫量子密钥，目的是学习和学习。提高光源和单光子探测器的定位、切换和同步能力。后来，我们想缩小传输系统的体积，集成到机载系统中，最初是用无人机，建立一个量子通信网络。最终，我们还想发射我们自己的卫星，尝试与地面站和新加坡的类似卫星建立量子通信。”

Fleischman 工程学院的 Ady Arie 教授、Raymond 和 Beverly Sackler 物理学院的 Haim Suchowski 教授和 Erez Etzion 教授、光学地面站 Michael Tzukran 主任以及 Yuval Reches 的研究生 Georgi Gary Rozenman 博士和 Tomer Nahum 也参与了这个开创性的项目。该项目由 Yaron Oz 教授领导、Ronit Ackerman 女士行政管理的大学量子科学与技术中心以及创新、科学和技术部下属的以色列航天局资助。