中国科技再发力 “墨子号”为何让西方害怕

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2017-06-16 02:12:53

中国科技近年来不断发力,近期再次实现了世界级突破。新华社北京时间6月16日消息,中国科学家当地时间15日在美国《科学》杂志上发表报告称,中国“墨子号”量子卫星在世界上首次实现千公里量级的量子纠缠。这一科技重大突破登上了“自然科学”网站(www.nature.com)头条,并使西方专家集体震惊。

参与这次实验的两个地面站分别是青海德令哈站和云南丽江高美古站,两站距离1,203公里。而此前的量子传输距离纪录仅是144公里,此次实现千公里量级的量子纠缠,意味着量子通信向实用迈出了巨大一步。而这一技术是未来绝对安全的量子通信技术的基础技术


量子卫星通信实验照(图源:新浪微博@曹俊IHEP)

“墨子号”量子卫星为何受世界关注

“墨子号”被《科学美国人》评选为2016年度改变世界的十大创新技术,是中国研制的全球首颗空间量子科学实验卫星。2016年8月16日,“墨子号”在酒泉卫星发射中心通过长征二号丁(CZ-2D)运载火箭成功发射升空。看似平常的一记发射,但实际上它却意味着中国将有可能成为世界上首个实现卫星和地面之间量子通信的国家。2017年1月18日,“墨子号”完成4个月在轨测试后,正式交付使用。


中国成功发射世界首颗量子卫星(图源:新华社)

量子通信系指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通讯方式。信息量大无疑是使用量子通信的一大优势。人类目前所用的数字化信息都是基于0和1的序列来表达信息,但随着技术的发展,只有0和1这两个变化量显然已不够用,而量子态远多于目前广泛应用的0和1两种状态,可在更短的序列中传输更多的信息。

保密性好则是量子通信的另一制胜法宝。从量子力学理论可知,处于量子纠缠态的两个粒子,改变其中一个的状态,另一个则瞬间根据前一个状态的改变而改变。据此原理,如传输的量子信息处于纠缠态,当有人试图监听信息,对发往接受者手里的量子态进行干扰,那么发送者立刻即会知晓。同时,信息的内容亦会因干扰而变化,如此一来,监听者得到的将是完全无用的信息。

中国成中西方角力量子通信领跑者

这次的量子卫星探针实现了创纪录的远距离量子纠缠,意味着能够实现基于量子技术下的数据加密传输。中国“墨子”团队负责人潘建伟表示,他们已开始实验运用量子纠缠技术创建密钥,以实现天地间的信息瞬时传输。不过潘建伟说,暂时并不准备对外公布实验结果。

“墨子号”虽然对外号称只是颗实验卫星,但官方媒体报道佐证了其用户单位包括了岛礁驻军、驻外使领馆、远洋舰艇等,这便意味着该卫星可提供军事服务。“墨子号”可在千公里外的外太空以10kbps的速率给地面站分发量子密钥,比地面同距离光纤量子通信水平能提高15个数量级以上。除军用外,“墨子号”还将为中国未来构建覆盖全球的天地一体化量子保密通信网络提供可靠的技术支撑。


中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心内的量子模拟实验室(图源:新华社)

中国并不是在量子信息领域唯一的领跑者,科技巨头美国对量子信息技术可谓是不遗余力,投入了大量的财力物力,并且早期率先在量子计算机领域取得突破。同样在2016年8月,美国马里兰大学科学家宣布,他们成功研发出可以编程的量子计算机,这一突破意味着未来研制量子计算机将不再是纸上谈兵。

但是,中国在量子信息这一块进展神速。领导另一量子研究团队的加拿大卡尔加里大学物理学家沃夫冈•迪塔尔(Wolfgang Tittel)表示,“我已经被中国团队的结果震惊了,我个人之前看到量子卫星发射后,并不确定能获得什么结果,也不确定他们是否能用它实现技术突破”。他们上周还充满喜悦地发表文章称,成功将量子发射到了10公里高空的飞行器上。

而加拿大滑铁卢大学量子项目成员托马斯•詹内怀恩(Thomas Jennewein)表示,他们的团队以及世界上的其他团队现在正在追赶中国团队,“很明显他们是量子卫星的世界领跑者。”

更让西方世界寝食难安的是,潘建伟研究团队表示,除了量子密钥和通信实验外,他们还将运用“墨子号”测试重力对于量子纠缠形态的影响。而且,他们还预计将在两年内发射另一颗量子卫星。

这便意味着两套在太空中的量子发射系统,可能实现宇宙中的量子纠缠。这个雄心勃勃的想法再次刺激了西方,显然,这个想法后面意味着太多东西。

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撰写:刘言

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