锚点 | 人类如何实现星际通信？他从光中寻答案袁岚峰：我看您的报告里边还经常提到另外一个应用就是深空通信现在航天上用得特别多是吗尤立星：对 我们传统的空间通信我们大家听说过的多数都是微波通信我们可以把微波跟光来进行比较微波的波长要长很多而且微波通信不是定向性的就是这个信号它的覆盖面很宽传统对空间通信很重要为什么 它不知道你在哪里对吗然后当时你就发射微波因为发射的面非常宽它的能量利用效率是很低的因为大量的信号都损失掉了然后还有一个 因为它的频率很低所以它的通信速率其实是上不去的但是面临我们跟更远的目标比如我们有这种航天器要飞得更远 比如飞到月球甚至要飞到火星这个时候如果你用微波通信你就会发现效率极低为什么 你绝大多数能量是浪费掉了这意味着你的发射体积要越来越大第二 现在我们空间的科学研究要返回的数据是越来越多袁岚峰：是的尤立星：大量的数据使得传统微波通信实际上它的利用效率是很低的所以这个时候 人类特别是美国NASA(国家航空航天局)就想到了光通信光的频率比微波可能会高四 五个数量级 甚至更多 频率越高 意味着它的速度要比微波通信的速度会高很多第二点 光是定向性的定向性意味着能量的利用效率就会高很多那么就意味着 我这边有一个很高传输速率的能量利用率更高的通信方式这个对于深空通信来讲非常关键现在到月球通信可能中间会有中继我们还有中继星袁岚峰：对 我们发了鹊桥卫星尤立星：对 有鹊桥卫星 有中继星如果说我们用光通信我们可能不需要中继我们只要在地面有光接收的站点因为比如说在月球上或者是绕月的卫星也好它上面的载荷是有限的你不可能无限制地去发一个很大功率的东西那是不现实的所以说 它中间用一个小的激光器小的激光器就意味着光会比较弱到达地球的时候其实光还是有很多损失的最后就是到光子计数的层面如果说我有很好的单光子探测器那么就意味着远距离深空的光通信成为可能而这个事情就是美国确实这几年做得非常成功它在2013年就有一颗卫星叫LLCD(月球激光通信演示验证)这样一个计划一束光最弱能弱到什么程度？答案是一个光子。因为光是由光子组成的，如果连一个光子都没有，就没有光了。平时我们很难意识到光子的存在，因为单个光子的能量极低，一束光中往往包含万亿个光子。然而，现在的科技已经进步到了，我们确实有能力也有必要探测单个光子，达到光探测的物理极限。例如中国科学技术大学潘建伟院士团队2020年发布的“九章”光量子计算机，对“玻色子取样”问题超越最强的经典计算机，其中的核心技术之一就是大量的单光子探测器。中国科学院上海微系统与信息技术研究所副所长尤立星博士，就是九章单光子探测器的提供者，他们在低温电子学与超导纳米线单光子探测方面达到了国际领先。今天，我们就来访问尤立星老师。科学家对话科学家，《锚点》节目中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰对话尤立星研究员，东方卫视10月15日周三22:00播出。25分钟的全片可见于上海广播电视台“看看新闻”网站（）、app以及视频号，本片为精彩片段之二：人类如何实现星际通信？他从光中寻答案#微博科普##微博公开课##微博新知##锚点##光子##单光子探测##深空通信#
