2022年11月27日 (周日)
中国比美国先于发射不可破译的量子通信卫星
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中国比美国先于发射不可破译的量子通信卫星
  • 申庚振 驻北京记者
  • 上传 2016.08.17 17:01
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据中国官方媒体新华社报道,世界首颗量子科学实验卫星(QUESS)“墨子号”于8月16日上午1时40分(当地时间)在中国酒泉卫星发射中心成功发射。中国科学院量子信息科学专业主任潘建伟和太空工程师、中国科学院下属的上海技术物理研究院研究员王建宇着手量子科学卫星(QSS)项目8年后获得成功。

量子通信是利用构成物质的最小单位量子的力学特征将信息加密后进行传达的技术。这是一种通过原先用大车一下子装载并传达的信息转为使用多台小车分装并进行传达的方式来从根本上杜绝窃听、复制的尖端技术。量子通信成功的话,军事上将可以确保绝对安保的通信技术。

量子通信卫星的名称取自中国春秋战国时期哲学家兼科学家墨子。潘建伟主任解释称,“2400多年前墨子作为首次主张光是以直线运动并且物理世界是由粒子所构成的人物,发明了世界上第一部针孔照相机”。

重量达640公斤的QSS,停留在理论层面的量子力学实验是其主要任务。这其中包括“薛定谔的猫”学说(猫生死叠加)和比起光的速度更快的银河系之间的隐形传态。潘建伟主任在《南华早报》的采访中称,“QSS任务在其他任何国家都因为预算等原因而没有展开。虽然中国比某些国家发展滞后了1个多世纪,但QSS却是领先其他国家的首次成果”。

“墨子号”将进行三项量子力学实验。其首要任务是在中欧间建立一条防黑客的通讯线路。中国与欧洲科学家在北京通过现有通信网将适用了密钥的信息发送到奥利地维也纳,同时在北京将密钥以光子形态发送到通信卫星,卫星将密钥发送到维也纳并解读信息。因为粒子形态的量子不可被破解或复制,从而证明量子密码无法被窃听的这一理论的实验。即在距离地面1200公里的太空利用卫星进行无线量子通信测试。

潘建伟主任的博士导师、维也纳大学物理学教授安东·蔡林格称,“QSS将首次证明量子通信在全世界范围内可行。这将是未来进入量子网络时代的决定性时刻”。

QSS的第二个任务是对量子纠缠(Quantum Entanglement)理论的证明。即过去相互作用的粒子即使在距离拉远之后也维持特殊关系的理论。即假如测定一个粒子的位置或运动量、回转等特征的瞬间不管变得多远,其他粒子的相关特征都将被立即改变的理论。截止到目前,地面进行的试验中100公里为最远距离。“墨子号”计划监测地面上分别相距几千公里的青海省德令哈、云南省丽江、新疆乌鲁木齐的南山、北京兴隆地面站之间的量子纠缠现象。

QSS的第三个任务是量子的空间移动实验。研究团队将在西藏阿里的量子隐形传态(Quantum Teleportation)试验平台上制作一对光子并将其中一个传送给卫星,另一个保存在地面后进行隐形传态实验。若量子隐形传态技术得以实现,连火星和地球之前的20分钟通信时差也会消失。

关于隐形传态技术,王建宇博士称,“电视机出现之前传送图像被认为是魔术,而量子传送就是魔术,但它将成为未来同电视机一样得以普及的技术”。王建宇博士对QSS任务的成功的可能性并没有把握。因为地面实验无法保障在太空中的成功。王建宇博士表示,“即使QSS展示量子物理学的基本原则在太空中不会启动也同样很刺激。因为另一扇未知之门将被打开”。

◆量子通信=利用量子(quantum)具有的特征(不可复制、量子重叠等),在信息发送者和信息接收者之间生成密钥并将数据加密的通信。如果通过量子生成密钥,第三者想要复制也无法进行。绝对安保变得可能,它不仅能被应用于安保即生命的国防·安保部门,还可以被应用于金融、无人驾驶汽车、移动网络等领域。
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