
在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,量子科學實驗衛(wèi)星在與運載火箭適配器對接(2016年8月3日攝)。新華社發(fā)
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這是一場人與自然的角力。
自上世紀末以來,人類對自然界的能量最小單位——量子的認知,開始突破瓶頸達到新的高度,催生了量子信息科學。量子信息研究以量子通信等領域為切入口,逐漸迎來了“全速發(fā)展期”。
而在此當中,很多個“世界首次”,均來自于“中國隊”。從首次成功實現(xiàn)量子態(tài)隱形傳送以及糾纏態(tài)交換,首次實現(xiàn)安全通信距離超過100公里的光纖量子密鑰分發(fā),到建成國際上首個規(guī)?;孔油ㄐ啪W(wǎng)絡,中國科學家逐步躋身于國際一流的量子信息研究行列,量子通信的產(chǎn)業(yè)化也在中國科學家的全力推動下得到快速發(fā)展。
隨著量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”的順利升空,中國成為全球第一個在衛(wèi)星和地面之間進行量子通信實驗的國家。這場長跑競賽,不僅是各國科學家之間的創(chuàng)新之爭,更是人類有限的認知與無盡的自然奧秘之間的角力。
把量子實驗“搬”上太空
問:當大多數(shù)人滿足于在實驗臺上研究量子信息時,您已經(jīng)開始思考如何能夠在太空中實現(xiàn)信息的隱形傳送。為什么一定要把量子實驗“搬”上太空?
答:突破經(jīng)典信息技術的瓶頸,對于保護國家和公民的信息安全至關重要,對發(fā)展下一代信息產(chǎn)業(yè)也有著深遠影響。量子通信是迄今唯一被嚴格證明為無條件安全的通信方式。量子不可分割、不可克隆,所以能保證加密內(nèi)容不被破譯。它可以從根本上保障信息安全、保護全人類的隱私。
不同于經(jīng)典通信,量子保密通信的安全性是建立在量子物理基本原理的基礎上,從原理上講是無條件安全的。然而,由于光纖的固有損耗,在光纖中實現(xiàn)遠距離量子通信面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在1000公里光纖中進行點對點量子通信,每300年也只能傳輸一個比特。因此,要實現(xiàn)覆蓋全球的廣域量子保密通信,還需要借助衛(wèi)星中轉。另一方面,衛(wèi)星也為大尺度的量子物理基本問題實驗檢驗提供了天然的平臺。



