中國制造!全球首顆量子衛星揭秘

　　ICCSZ訊    中國首顆量子科學(xué)實(shí)驗衛星將于下半年擇機發(fā)射，這是世界上首次實(shí)現衛星和地面之間的量子通信，構建一個(gè)天地一體化的量子保密通信與實(shí)驗體系!

　　作為中科院空間科學(xué)先導專(zhuān)項的第三顆科學(xué)衛星，量子科學(xué)實(shí)驗衛星在2011年時(shí)已正式立項。

　　量子衛星有何神奇之處?為什么要建設天地一體化的量子通信網(wǎng)絡(luò )?這對我們日常生活有哪些影響?真的不會(huì )再有信息安全問(wèn)題?別急，且聽(tīng)下面分解。

　　---量子迷蹤---

　　Q(Question)：量子是什么東東?我要聽(tīng)權威版本!

　　A(Answer)：構成世界的所有物質(zhì)都是由很小的微粒組成的。然而，所有的微觀(guān)粒子，包括原子、分子、光子，其實(shí)它們都是量子。所以你也可以說(shuō)整個(gè)世界其實(shí)就是由量子組成的。我知道你不喜歡聽(tīng)概念，但是我還是要介紹：一個(gè)物理量，如果有最小的單元而不可連續的分割，就說(shuō)這個(gè)物理量是量子化的，并把這最小的單元稱(chēng)為量子。

　　Q：概念好繞呀，說(shuō)白了于我何關(guān)呢?

　　A：量子是能量的最小單位，分子、原子、光子、電子都是量子的表現形態(tài)。從某種程度上說(shuō)，人類(lèi)就是一個(gè)龐大量子的集合!你每一次的呼吸，都包含著(zhù)上萬(wàn)億量子的進(jìn)出，你說(shuō)跟你有關(guān)沒(méi)關(guān)?

　　---量子通信簡(jiǎn)說(shuō)---

　　Q：如此高深的科學(xué)名詞，是不是離生活很遠啊?我選擇沉默。

　　A：永遠別做科學(xué)白癡好嘛?量子可不是啥新鮮事物，2015年9月3號紀念抗戰70周年時(shí)已運用了量子通信，量子就在我們身邊～

　　Q：唔，量子可以通心?心有靈犀的那種?

　　A：是通信!(擦汗) 量子通信呢，是基于量子疊加、量子糾纏理論，通過(guò)隱形傳輸而實(shí)現的一種信息傳遞方式。不過(guò)，心有靈犀確實(shí)是可以實(shí)現嗒!

　　---量子通信之番外---

　　Q：啊啊啊!疊加，糾纏，隱形，你是在寫(xiě)愛(ài)情科幻片腳本嗎?

　　A：(認真臉)量子疊加和量子糾纏是量子世界中兩個(gè)基本原理，明白它們是咋回事你就是量子領(lǐng)域的達人了!做個(gè)比喻吧，我們把量子比作孫悟空，孫悟空在西游記中多次使用過(guò)分身術(shù)，其實(shí)量子也有很多個(gè)分身，現在假設量子的三個(gè)分身ABC，分別去北京、上海、廣州玩兒，但是只要其中一個(gè)分身被發(fā)現(學(xué)術(shù)說(shuō)法叫被測量)，ABC就會(huì )隨機消失掉兩個(gè)，可能是AB，可能是BC，可能是AC，而僅留下一個(gè)。這個(gè)就叫量子疊加原理。

　　Q：那量子糾纏呢?我離達人就差一步了!

　　A：剛才量子疊加指的是一個(gè)量子的不同分身而已。 量子糾纏，是指把兩個(gè)量子糾纏在一起。糾纏在一起的量子像一對親密愛(ài)人，可以共生死。啥意思?比如李雷和韓梅梅各代表一個(gè)量子，他們結婚了(糾纏在一起)，李雷和他的分身在上海和北京，韓梅梅和她的分身也在上海和北京，一旦李雷的分身被測量到了，那么李雷和韓梅梅在同一地方的分身都會(huì )消失，他們倆都分別只留下了一個(gè)分身。這就是量子糾纏，它幫助科學(xué)家完成了量子的隱形傳態(tài)。

　　Q：所以就有了量子保密通信?

　　A：對!如果科學(xué)家想要傳輸一個(gè)秘密給收信人，就要給收信人兩樣東西，鑰匙和存放著(zhù)物品的箱子。收信人只有同時(shí)收到秘鑰和箱子，才可以打開(kāi)箱子取出里面的物品。根據量子疊加原理，秘鑰就是量子的多個(gè)分身，一旦被竊聽(tīng)，被測量，其他分身就會(huì )隨機消失，科學(xué)家就會(huì )發(fā)現，這把鑰匙廢掉，再寄一把，直到確保收信人拿到這把鑰匙。然后呢科學(xué)家就選擇普通方式寄出箱子就可以了，因為沒(méi)有秘鑰別人是打不開(kāi)這個(gè)箱子的。這就是絕對安全的 量子保密通信!

　　Q： 說(shuō)了這么多，那量子衛星又有啥作用，用光纖傳遞量子信息就好啊，造衛星多花錢(qián)啊?

　　A：這是重點(diǎn)哦，量子的信息攜帶者光子在光纖中傳播短距離內可以完成，超過(guò)一定的距離限度則會(huì )失去信號，但光子在大氣層中卻可以傳遞幾千公里，因此就需要衛星來(lái)協(xié)助。不僅如此，它還能作為地面上兩個(gè)實(shí)驗站的中介，使其形成區域通信網(wǎng)絡(luò )，海量信息穿梭如影，且無(wú)條件安全，簡(jiǎn)直不要太美好!

　　---量子通信衛星物語(yǔ)---

　　Q：那量子通信衛星的原理是什么呢?

　　A： 量子衛星上空后，它發(fā)出一連串的單光子，由地面上的光學(xué)實(shí)驗站所接收再進(jìn)行解碼，如果成功，就相當于完成了通信。這樣也是為了實(shí)現天地之間的量子保密通信做準備，有望建成大范圍的全球量子通信網(wǎng)絡(luò )。

　　Q：靠這一顆衛星能完成全球保密通信網(wǎng)絡(luò )?

　　A：沒(méi)那么簡(jiǎn)單!如果這顆衛星能實(shí)現天地之間的量子通信，那繼此之后，陸續會(huì )有其他量子衛星與他并肩作戰，實(shí)現 全球化廣域的量子保密通信網(wǎng)絡(luò )指日可待～

　　--- “京滬”干線(xiàn)---

　　Q：量子衛星這么膩害，我有生之年能盼到全球化那天嗎?

　　A：咳咳，請相信我!中國預計在2030年實(shí)現量子通信的全球化，除開(kāi)需要量子衛星發(fā)揮功效，還有地面上的光纖量子通信骨干網(wǎng)絡(luò )協(xié)同完成任務(wù)。準確來(lái)說(shuō)，量子科學(xué)實(shí)驗衛星是起到“探路者”的作用，它的成功意味著(zhù)天地在理論和實(shí)際中都能完美接洽。

　　Q：怎么半路又殺出個(gè)通信骨干網(wǎng)絡(luò )，它和量子衛星有什么不同?

　　A：骨干網(wǎng)絡(luò )就是光纖量子通信骨干網(wǎng)工程—— “京滬干線(xiàn)”項目。在北京和上海之間實(shí)現量子通信，總長(cháng)2000余公里，從北京出發(fā)，經(jīng)過(guò)濟南、合肥再到上海，今年年底將交付使用。它好比是連接地面上的各個(gè)城市、每個(gè)信息傳輸點(diǎn)的無(wú)形大網(wǎng)，量子衛星就好比是一桿將這張網(wǎng)射向太空的“標槍”。衛星在天上，骨干網(wǎng)絡(luò )在地上，天地配合才能實(shí)現全球化通信啊～

　　---量子通信特點(diǎn)---

　　Q：現有的通信渠道已經(jīng)足夠使用，這廝是來(lái)分一杯羹?

　　A：哦，忘了告訴你，量子通信最大最大的好處就是 絕對安全!絕對!你沒(méi)聽(tīng)錯哦!傳統的通信方式無(wú)非是在傳輸介質(zhì)和加密數據上下功夫，但黑客攻擊和網(wǎng)絡(luò )竊聽(tīng)依舊此消彼漲，而量子通信則完美擊破此壁壘。你難道不想體驗一下被安全感滿(mǎn)滿(mǎn)包圍的感覺(jué)?

　　Q：別忽悠，絕對這種微商電商慣用的字眼簡(jiǎn)直像欺騙，你不解釋清楚別走。

　　A：知道嗎?傳統的數字計算加密方法都是可以破譯的，只是時(shí)間長(cháng)短。量子保密通信就好比要給接受者鑰匙和保險箱，他拿到保險箱之后我們再利用量子態(tài)來(lái)傳遞秘鑰，一旦被截獲，量子的狀態(tài)會(huì )改變，變成無(wú)意義的信息，而接受者也能立馬察覺(jué)，直到一把新的鑰匙安全無(wú)誤地被接收。

　　---量子通信暢想---

　　Q：聽(tīng)起來(lái)好棒，那到底有沒(méi)有更實(shí)際一點(diǎn)點(diǎn)的利益呢?

　　A：支付寶、網(wǎng)銀不怕盜號!類(lèi)似斯諾登這種泄密事件不會(huì )再有!任何不安全的通信都狗帶!

　　Q：但我想去外太空，有沒(méi)有辦法幫幫我?

　　A：這都不是事兒!現在潘大大(好吧，潘建偉院士)正在進(jìn)行粒子傳輸項目的研究，有可能幾年或幾十年后，“瞬間移動(dòng)”和“星際穿越”都將變?yōu)樯畹娜粘?。不過(guò)屆時(shí)，科幻片導演估計得在家里蹲了……