By 超神经
内容导读：在量子通信的科学研究中，我国的科学家们在近期又带来了一项突破。他们通过实验，首次实现了无人机的量子纠缠分发，弥补了以往该研究领域的不足，为量子通信网络的可用性和全面化，起到了重要的推动作用。
近期，我国在量子通信领域的发展，又迎来了一个重大的突破。
在量子信息研究领域，中国科学院院士、南京大学教授祝世宁带领的研究团队，首次基于无人机移动平台，实现了量子纠缠分发，为量子通信网络提供了一种新的方案。
该项研究最早于 2019 年 6 月公布，而最终的研究论文于 2020 年 1 月，发表于期刊《国家科学评论》（National Science Review，NSR）。
https://doi.org/10.1093/nsr/nwz227
现有量子纠缠分发方式的不足
量子纠缠是一种量子力学现象，是指处于纠缠态的两个量子，不论相距多远都存在一种关联，其中一个量子状态发生改变（比如人们对其进行观测），另一个的状态会瞬时发生相应改变。这种特有现象因其安全性和高效性，也被用来进行在通信方面的研究。
而量子纠缠分发是指，把制备好的两个纠缠量子，分别发送到两个有一定距离的覅方，通过观察两个点的测量结果是否符合标准（依据贝尔不等式），来检验量子纠缠的存在。这是验证远距离量子力学正确性和实现广域量子网络必须的手段。
全球首颗量子科学实验卫星墨子号，其中的一项科学任务就是实现量子纠缠分发
此前，实现的量子纠缠分发主要有两种，一种是通过光纤链路；另一种依靠量子通讯卫星。
但这两种方式都存在不足：光纤远距离传输会产生损耗限制，而且依赖于光纤的铺设；而卫星虽能远距离传输，但受轨道约束、光照（光子也是一种量子，会干扰）等影响，通信量很难实现全时段和全覆盖。
本次研究的重大突破
而南京大学团队本次的研究成果，开辟了另一条路径，打通了卫星和地基之间的联系。
无人机充当了卫星和地基之间的桥梁
他们以无人机等移动平台作为量子网络的基本节点，构建移动量子通信网络的设想，成功完成了第一个基于无人机的量子纠缠分发实验。
这种方式具有机动快速、按需组网、易于扩展、成本低廉的特点，可以用来弥补量子卫星通讯的不足，结合地面的通讯设备，建立起具有高空移动通信的广域量子网络。
具体而言，在实验中将无人机作为量子通信网络的载体，通过使用八轴旋翼无人机，搭载高性能的集成化量子纠缠光源，完成了可扩展的信号收发一体系统，在远距离、多种自然条件下验证量子纠缠分发的可行性。
经过实验发现，无人机每次能在空中盘旋 40 分钟，每秒可产生 240 万对纠缠光子，能够维持两个大约 100 米长的空对地链路，充分验证了可通过无人机这种便携式量子节点，以级联的形式实现卫星和地基节点的连接。
这项成果得益于研究团队两年多的辛苦钻研。研究人员辗转南京、石家庄、兰州多地进行实验，最终实现了量子纠缠分发系统的研制，而且验证了它在白天、雨天等多气象条件下的工作能力。
研究者之一南京大学教授谢臻达介绍到，该实验结果证明此传输链路稳定，损耗比较低，实验的成功，也预示着利用无人机去构建量子通信网络是可行的手段。