（文章來源：EEWORLD）

科學家為潛艇探索水下量子連接，新的試驗表明，它可以在更遠的湍流水域中建立更可靠的連接。

科學家們表示，水下量子連接可能跨越30米(100英尺)的湍流水域中。這些發現有助于有朝一日應用于潛艇上的量子通信安全。量子密碼學利用光子等粒子的量子特性，以一種理論上不可破解的方式對信息進行加密和解密。世界各地的科學家正在努力為全球實時量子互聯網開發基于衛星的量子通信網絡。

除了在空氣中、真空中、光纜中傳輸量子通信信號外，研究人員還研究了在水中建立量子通信鏈路。這樣的工作可能會導致潛艇和水面艦艇之間，以及與其他潛艇、飛機甚至衛星之間的量子通信安全。雖然水吸收了許多無線電波，但它對400到500納米的光學波長是透明的，大致相當于綠色、藍色和紫色的光。

之前的研究表明，在清晰的條件下，通過水的量子鏈最大長度為300米，光波長為418納米。先前的研究也成功地建立了跨越55米的隱蔽水域的量子通訊，例如在海灣中。然而，到目前為止，科學家們只報道了在5.5米的湍流水中的量子通訊。

在這項新的研究中，研究人員在“水槽”中試驗了量子通信，科學家可以在水槽中產生海浪來模擬海洋。他們還嘗試了兩種不同的量子通信策略——一種只涉及光的偏振，另一種結合信號的偏振和軌道角動量——來分析量子通信協議在最大距離和數據傳輸速率上可能存在的差異。

研究人員在長達30米的湍急的水中以每秒72千比特的速度實現了量子通訊，這是迄今為止報道的此類連接最長的距離。雖然湍流確實導致了光信號的明顯的漂移和失真，但這些誤碼率并沒有阻止量子鏈路的成功建立。

出乎意料的是，研究人員發現，即使在發射器沿著水槽向下移動的時候，他們也能保持量子通信。加拿大渥太華大學的量子物理學家Felix Hufnagel是這項研究的主要作者之一，他介紹:“我們原本以為如果沒有光束跟蹤技術，這是不可能實現的。”

在科學家分析了他們的數據之后，他們提出在湍流的水中，安全量子通信的最大距離實際上可能是80米，盡管這取決于探測器的效率等因素。改善這些因素可能會顯著增加最大的通訊距離。

在未來，研究人員打算試驗更快的電子設備和波束跟蹤工具，Hufnagel：“這將使我們能夠在兩方或多方之間進行通信，而這兩方或多方實際上是在水中漂浮和移動的。他們還想在空氣和波濤洶涌的水面上試驗量子鏈路，這將“帶來一系列全新的挑戰，需要在發送端和接收端進行動態波束校正。”

（責任編輯：fqj）