您当前的位置:首页 > 新闻动态 > 媒体关注

【长江日报】中国领跑世界量子通信

时间:2016-08-24 01:17:00 来源:长江日报|
 “墨子号”量子卫星成功发射,在轨运行良好
中国领跑世界量子通信

据新华社电 昨日凌晨1时40分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。目前“墨子号”在轨运行8圈,情况良好。
量子卫星2011年12月立项,是中科院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一。其主要科学目标一是进行星地高速量子密钥分发实验,并在此基础上进行广域量子密钥网络实验,以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破;二是在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验,在空间尺度验证量子力学理论。
量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍,量子通信的安全性基于量子物理基本原理,单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解,从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全,可从根本上、永久性解决信息安全问题。
潘建伟表示,我国自主研发的量子卫星突破了一系列关键技术,包括高精度跟瞄、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等。量子卫星的成功发射和在轨运行,将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位,实现国家信息安全和信息技术水平跨越式提升,有望推动我国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破,对于推动我国空间科学卫星系列可持续发展具有重大意义。
量子卫星发射入轨后将进行3个月左右的在轨测试,然后转入在轨运行阶段,未来将在轨运行两年时间。
命名缘由>>>
量子卫星命名为“墨子号”
“关于这颗卫星的命名,我们考虑了好久。”潘建伟院士说,最终命名为墨子,缘起于已故著名教育家、中国科学技术大学老教授钱临照。
据了解,钱临照作为老一辈光学、科技史研究者,早年对墨家经典著作《墨经》有过深入研究,发现其中有不少与现代科学知识相通的记载,比如墨子在《墨经》中提出的“光学八条”。
“墨家逻辑是全球三大古老逻辑体系之一,而逻辑体系是科学的基础。”潘建伟说,墨子在两千多年前就发现了光线沿直线传播,并设计了小孔成像实验,奠定了光通信、量子通信的基础。
“就像国外有伽利略卫星、开普勒望远镜一样,以中国古代伟大科学先贤的名字来命名全球首颗量子卫星,将提升我国的文化自信。”他说。
据了解,作为中科院空间科学战略性先导专项首批科学卫星之一,量子科学实验卫星将在国际首次开展星地高速量子密钥分发、空间尺度的量子隐形传态等多项实验。
■应用
银行率先试用量子通信加密技术

目前,工商银行、北京农商行等多家银行率先试用了量子通信加密技术。
将在今年贯通的京沪干线是世界第一条量子通信保密干线,传输距离达2000多公里,途经北京至上海多个城市,主要承载重要信息的保密传输。金融机构、媒体、大型企业,都可以成为量子通信的用户。
或15年后走进中国百姓家
潘建伟给出了一个量子通信技术普及的“时间表”:5年左右很多机要部门开始应用,10年左右金融业、银行等大机构开始使用,15年的时间或许走进千家万户。“届时,每个人的家里、手机上或许都会有一个量子加密芯片,银行转款、电子账户等的涉密操作,都不用担心被盗用或者攻击。”潘建伟表示,这需要一个过程,依赖于量子通信网络的建设,应用成本也会逐渐下降。
世界上真有“绝对安全”的通信吗?
释疑
这得先说说通信中信息是如何被窃取的。传统光通信是通过光的强弱变化传输信息。从中分出一丁点光并不影响其他光继续传输信息,测量这一丁点光原理上就能窃取信息。
量子通信则完全不同!窃听者如果想拦截量子信号,并对其进行测量,将不可避免地破坏携带密钥信息的量子态。根据量子“测不准定理”,这种破坏必然会被信息发送者和接收者所发现。
是否可以不破坏传输的量子态,只截取并复制,再继续发送?这已被“量子不可克隆定理”完全排除,于是也就保证了量子通信的绝对安全。
能实现《星际迷航》里的瞬间移动吗?
“量子态隐形传输”是基于量子叠加和量子纠缠的特性,就是甲地某一粒子的未知量子态,可以在乙地的另一粒子上还原出来。其实传输的是粒子的量子态,而不是粒子本身。这种状态传送的速度上限仍然是光速,也不是“瞬间移动”。
现在,在光子、原子等层面已经实现了量子态隐形传输。电影里“大变活人”在原理上是允许的,但目前还远远做不到。因为科幻电影里人的传送,不仅需要把人的实体部分的大量原子、分子传送,并且严格按照原来的相对位置重新排列起来,更何况重现意识和记忆就更复杂了。
不过,随着科学的发展和技术的进步,也许未来我们还是可以实现人的量子态隐形传送,到那时星际旅行就不是梦啦。
第二次量子革命 中国成排头兵
意义>>>

为何一颗卫星的发射,引发了这么大关注?起源于1900年普朗克所提理论的量子力学,描述了这些看似魔法的物理现象。这套理论不断获得实验支持,在一百多年里催生了许多重大发明——原子弹、激光、晶体管、核磁共振、全球卫星定位系统等,改变了世界面貌。欧盟今年4月宣布将量子技术作为新的旗舰科研项目,在公告中称上述成果为“第一次量子革命”。
量子信息技术是量子力学的最新发展,代表了正兴起的“第二次量子革命”。在量子信息技术中,最具代表性的是量子通信和量子计算。由于量子通信和量子计算的巨大前景,各个大国都在竞相发展相关技术。中国的量子卫星就是全球领先的量子通信实验平台。“墨子号”的成功发射,是探索“魔法”奥秘的重要一步。国际学术界著名的《自然》网站相关报道说,在这场“特殊的太空竞赛”中,中国“迈出了一大步”。
“我相信量子技术在21世纪的重要性可与上个世纪的曼哈顿计划相比,”中科院量子卓越创新中心主任、中国量子卫星项目首席科学家潘建伟院士说。也就是说,量子技术可能像曼哈顿计划造出原子弹那样改变世界格局。
潘建伟科研团队还主导了今年下半年将交付使用的“京沪干线”量子通信网,这也将是全世界规模最大的量子通信网。可以说,在量子通信研究和应用方面,中国现在是世界的排头兵。由于此前的量子技术实验都是在地上完成,中国的量子卫星还可能为科学理论研究带来新的突破。万一量子力学的某些规律在太空中发生变化的话,那就打开了新的物理学的大门。
本组稿件均据新华社
2001年
31岁的潘建伟从欧洲回国,在中科大组建了量子信息实验室
2003年
潘建伟和同事们初步构想“天地一体化”量子通信网
2005年
潘建伟团队在世界上第一次实现13公里自由空间量子通信实验,随后,不断创造“传奇”:16公里自由空间量子隐形传态、百公里级自由空间量子通信、星地量子通信的全方位地面验证实验……为星地量子通信打下了坚实基础
2016年
中国成功发射“墨子号”量子卫星
未来
如果效果达到预期,下一步计划发射“墨子二号”“墨子三号”,形成量子卫星网络

长江日报2016年8月17日http://cjrb.cjn.cn/html/2016-08/17/content_5552475.htm

相关文章