漫画 | 量子卫星如何从千公里高空，把光子撒进地上的小镜子里？

这是Sheldon的第49篇漫画，所有图片大约3.7MB。

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去年8月，我国发射了一枚量子科学实验卫星，叫作墨子号。在一年的工作中，墨子号勤勤恳恳，任劳任怨，一会发射光子，一会接收光子。可是墨子号在天上跑得那么快，地上的望远镜那么小，它是如何跟地面互相瞄准的呢？

为了庆祝发射成功一周年，并且圆满地完成了科学家交待的任务，墨子号量子科学实验卫星首次接受了本台记者的采访。请看驻太空记者月小亮发回的报道。

美指：牛猫

　　绘制：赏鉴

　　排版：胡豆

鸣谢：廖胜凯，任继刚，彭承志，刘乃乐

由于篇幅有限，本文没有介绍量子通信密钥分发的原理，请感兴趣的朋友阅读《量子通信卫星到底是什么鬼？》。

本文已发表于墨子沙龙

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参考文献：Sheng-Kai Liao, et al., Satellite-to-ground quantum key distribution.

注：如果在卫星和地面站之间的不是太空和大气层，而是一根1200公里长的光纤，量子通信恐怕就搞不成了。

这是因为大气层虽然会折射和吸收光子，但大气层相对稠密的部分毕竟只有十几公里。

就算一根光纤产生的光子损耗很小，但如果将1200公里的光纤连起来，损耗就非常恐怖了。

在1200公里的光纤中，假设量子实验卫星每秒能发射一百亿个光子，再假设地面望远镜安装了探测效率100%的完美探测器，那么地面要想成功接收一个比特的密钥，也需要花上数百万年的时间！

所以，在这样的距离上，量子实验卫星和地面之间的传输效率足足比同等距离地面光纤信道高了一万亿亿倍，也就是100 000 000 000 000 000 000倍！