滑铁卢大学量子源集将集成本土首颗量子卫星

　　在滑铁卢大学量子计算研究所(IQC)的实验室里，经过多年的原型设计、测试和模拟外太空的条件，Thomas Jennewein博士和他的研究小组成员正在庆祝他们的下一个重大里程碑——他们的量子源已经完成，准备纳入量子加密和科学卫星(QEYSSat)。

　　该项目的全称是基于卫星网络的参考帧独立量子通信(ReFQ)，是加拿大和英国联合合作的结果。

　　QEYSSat目前计划于明年发射，它将携带这个小型量子源进入太空，在那里它将在自身和地球上的地面站之间发送偏振编码的光子。ReFQ是一个小黑盒子，可以承受发射时的振动和太空环境。它经过了严格的实验室测试，现在准备运往研究人员的合作伙伴霍尼韦尔航空航天公司，该公司负责将该源集成到主卫星上。

　　“ReFQ模块是由加拿大滑铁卢大学IQC和霍尼韦尔以及英国CraftProspect, U Strathclyde和U Bristol的研究人员共同开发的，”IQC教员兼物理和天文学系教授Jennewein说。“这个量子源现在被送到霍尼韦尔，整合到加拿大航天局的QEYSSat任务中，并将作为量子物理定律保护的未来全球通信网络的概念证明。”

　　QEYSSat将测试一种被称为量子密钥分发的通信方法，这是一种使用量子力学原理共享密钥以确保这些密钥保持安全的密码学形式。在量子卫星和量子密钥分配实验中，他们的卫星是独一无二的，将是加拿大的第一颗量子卫星。量子源将运行一个独立于参考帧的量子通信协议，该协议只需要各方在单个光子偏振的基础上达成一致，就可以提取量子密钥。

　　IQC卫星量子通信高级技术专家Paul Godin博士说:“看到这个为期三年的项目达到高潮，真是令人兴奋。“我们经历了面包板模型，工程模型，最后我们有了这个飞行模型。我们的端到端演示表明，它工作良好，运行良好。这是一个非常有前途的职位，是多年努力工作的结晶。”

　　由于航天尺寸和重量的限制，ReFQ最初是一个工程难题，要求研究人员将所有必要的组件安装到一个小于10 x 10 x 4.8立方厘米，小于600克的设备中。

　　ReFQ现在已经进行了彻底的测试，以模拟它将在卫星上经历的条件。这项测试已经证明，即使在比外层空间更极端的条件下，ReFQ也能以所需的速率生成量子密钥。

　　“我们已经尽了最大的努力来模拟卫星通过的条件，到目前为止，我们已经看到了一些非常好的初步结果，”IQC和物理与天文学系的博士生贾斯汀·施里尔说。“看到一切最终都能顺利进行，真是令人兴奋。”

　　现在量子源已经运到霍尼韦尔，研究人员将把注意力转移到IQC和卡尔加里大学的地面站的最后确定上。一旦卫星发射，这些地面站需要准备好在地球上与QEYSSat进行通信。

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