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衛星領跑“量子太空競賽”:距千公里級量子通信僅一步之遙

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發表于 2017-6-17 17:31:41 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
                                                                                                        
西班牙《阿貝賽報》網站6月15日發表題為《中國距遠程量子通信僅差一步》的報道稱,瞬間把人傳送到很遠的地方,就像電影《星際迷航》里那樣,這在今天依然只是一個夢想。

但自1993年以來,量子隱形傳態在實驗室里已成為現實,已有企業尋求利用量子隱形傳態開發量子通信網絡。量子通信的巨大優勢在于,在理論上可建立一套無法破解



▲科研人員可以利用量子隱形傳態開發量子通信網絡。(西班牙《阿貝賽報》)

2016年8月,中國將全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”送入太空,以探索在太空與地球之間建立量子通信網絡的可能性。

15日,美國《科學》雜志刊登了中國科學家的一篇論文,該論文意味著量子通信向實際應用又前進了一步。中國科學家在全球首次實現千公里級的量子糾纏分發。

▲美國《科學》周刊6月16日一期以中國“墨子號”量子衛星為封面。

量子糾纏是一種神秘的量子力學現象,被愛因斯坦稱為“鬼魅般的遠距作用”。

這篇論文稱,通過“墨子號”衛星向地面發射光子,科研人員在距離超過1200公里的兩個地面站之間實現了世界首次千公里級的量子糾纏。在取得這一里程碑式的成果后,距離實現上千公里的量子通信就只差一步了。


▲資料圖片:通過“墨子號”向地面發射光子,每對處于糾纏狀態的光子中的一個發向青海德令哈站,另一個發向云南麗江站,兩站距離達1203公里。(中國科學技術大學)


西班牙國家研究委員會研究員胡安·里波爾說:“這是非常重要的一個進展。他們將量子糾纏分發的距離提高了一個數量級,由百公里級提高到千公里級,確切地說是1200公里。”

被英國《自然》雜志稱為世界量子科研“領先國家”的中國,已擁有建立在城市間和機構間的地面量子通信網絡。但無論通過光纖還是大氣進行地面量子傳輸,都會有較大的信號衰減。此前進行的地面量子糾纏分發實驗的距離一直停留在百公里級。解決這一問題的辦法就是利用衛星向地面發射光子。里波爾指出,這就是中國科學家取得此次成果的重要意義所在。

量子糾纏現象是指,處于糾纏態的兩個量子不論相距多遠都存在關聯,就像照鏡子一樣,其中一個量子狀態發生改變,另一個的狀態也會立即發生相應的改變。利用這種特性,可使信息傳送者和接收者彼此交換令加密信息無法被破解的量子密鑰。量子密鑰一旦被截獲或被測量到,自身狀態就會立刻發生改變,從而必定會被發送方立即察覺并規避。


▲量子糾纏

美國《科學》周刊網站6月15日發表題為《中國量子衛星實現遠距離量子糾纏》的報道稱,量子糾纏這個最奇特的物理現象已走出地球進入太空。

中國一個物理學家團隊報告說,他們通過衛星向兩個相距1200公里的地面站發射量子,在千公里級別的距離上實現了量子糾纏,打破了此前的世界紀錄。該實驗結果是構建未來超安全通信網絡、最終形成空基量子互聯網的踏腳石。

加拿大滑鐵盧大學物理學家托馬斯·詹內懷恩說:“這是一個重大成果。他們提出大膽的想法,并取得了成功。”

中國研究團隊的實驗顯示了免遭黑客騷擾的通信方式的可能性。兩個相距遙遠的站點之間共有的糾纏光子束可以形成“量子密鑰”,給通信加密。任何人想要窺探經過量子加密的信息,就會破壞共享密鑰,從而發出信道泄密的警報。

此次實驗的意義超越了其展示的創紀錄成果:未來某一天可能出現一個衛星網絡把世界范圍內的量子計算機連接起來。奧地利科學院物理學家安東·蔡林格說,這一成果“顯示中國作出了正確決策”。他說:“我認為,未來的互聯網將基于量子原則。”


▲資料圖片:2016年11月9日,在河北興隆觀測站,“墨子號”量子科學實驗衛星過境,科研人員在做實驗(合成照片)。

               
                    
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