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设备与工具南京大学祝世宁团队谢臻达、龚彦晓等人首次借助无人机这种移动平台，实现了量子纠缠分发，这是无人机应用于量子通信的重大突破。该成果近日以“Drone-based entanglement distribution towards mobile quantum networks”（《面向移动量子网络的无人机平台量子纠缠分发》）为题，在线发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR）。
量子通信，是指利用量子效应进行信息传递的一种新型的通信方式。量子纠缠分发是实现量子通信的路径之一，即构建一对纠缠的光子，将两个光子分别发送给通信双方，它们即使隔着一定的距离，也具有被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”。利用这一特性可以进行信息传递，这个过程不可复制和破解，具有安全性高的优点。
那么，用无人机进行量子纠缠分发，到底有什么意义呢？荔枝科技专访了项目负责人，南京大学的谢臻达教授。
谢教授说，这证明了现在广泛使用的无人机，也可以成为量子通信网络中的节点，具有机动灵活、组网迅速、可扩展性好、成本较低等特点。
目前光纤和卫星都成功地实现了量子纠缠分发，证明了这两种通信途径的可靠性。南京大学团队另辟蹊径，提出用无人机构建“移动量子通信网络”，为量子通信网络的构建提出了一种新方案。
团队成员经过两年多的努力，在南京、石家庄、兰州等地开展并完成了实验，证明了该方案有诸多优点：
首先，设备很轻巧。
高性能集成化量子纠缠光源。该光源重量仅468克，比采用传统技术的纠缠光源轻一个量级以上；
可扩展的光信号收发一体系统。该系统重量仅3.7千克，首次实现了纠缠光源和自由空间单光子收发系统等关键量子通信器件的高度集成化、轻量化，实现了光链路可靠连接，使无人机搭载量子通信节点成为可能；
配套的便携式地面站系统，以锂电池组直流供电，还不到8千克，折叠可放入挎包，随身携带开机即用。
其次，这套系统可以有效滤除太阳光对于量子信号——单光子在传输时的干扰，白天、夜晚、雨天等多种气象条件下都能正常工作。
第三，目前团队用多旋翼纯电动无人机作为平台，搭载量子通信设备，续航时间能够达到几十分钟，可以适应量子通信的一些苛刻要求。
对于这一研究成果，科学美国人（Scientific American）网站也曾在一篇关于量子因特网的评论文章中给与高度评价，认为量子通信的“下一个最佳选择可能是相对便宜的无人机”。
谢教授说，为了遵守对无人机飞行的相关规定，实验主要是在200米以内的低空空域进行，量子通信的有效距离在200米左右。但是通过器件参数优化、多机组网，利用现有的无人机能力就可以实现数平方公里的覆盖。
这项技术还有更大的潜力：如果他们开发的这种量子通信设备，用高空、长航时无人机、高空气球等搭载，与现有的的光纤和卫星量子网络连接，解决不同层次的量子网络全天候、广覆盖的问题，对推进量子通信的实用化有重大的意义。
此外，无人机平台本身的机动性特别强，可以低成本、快速应急部署，临时建立量子通信链路，并能够适应复杂地形，有望在国防、救灾、金融等领域中得到应用。
据了解，该项研究得到了南京大学卓越计划、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目，以及其他合作单位的支持。
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