量子通信 玄而不虚

量子通信 玄而不虚

“墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路

“量子卫星之父”潘建伟院士

日 前,国内网络上流传着一些针对量子通信的流言甚至谣言,有的甚至称这是“玄学”“骗局”。量子通信是“骗局”吗?经过百年发展,看似艰涩难懂的量子力学理 论基础已十分深厚,与相对论一样使物理学大厦的基座更加坚实。量子通信是全球科学界让这些理论走向实际应用的一个典范,而中国的量子卫星项目是其中的杰出 代表。

量子力学理论背景

起源于上世纪初的量子力学用概率描述物理现象,看起来的确有些“玄”:微观尺度上的粒子“可能”在这里又在那里,“可能”同时向两个方向运动;粒子之间还可以互相纠缠——通过某种方式即时地远程感知、影响对方。

经 过爱因斯坦、玻尔、海森堡、薛定谔等科学巨擘不断完善,量子力学理论初步成形并持续发展。这套看似“不合常理”的理论获得越来越多的实验支持,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。欧盟2016年宣布将量子技术作为新的旗舰科研项目时,将上述成果称为“第一次量子革 命”。

而量子信息技术是量子力学的最新发展,代表了正在兴起的“第二次量子革命”,其中最具代表性的就是量子通信和量子计算。

量子通信安全可靠

量子通信主要解决通信安全性问题。传统信息加密技术依赖数学算法的复杂性,但随着计算能力的飞速提升,再复杂的加密算法也有可能被破解。基于“量子密钥”的量子通信,则可以做到“绝对安全”。

比 如,量子本身即是最小单元,用一个光量子传递信息时,窃听者无法分割出“半个量子”来获取信息;量子力学的“测不准原理”则约束了窃听行为本身,只要有人 试图测量量子,量子的状态就自动发生改变,“举报”窃听行为;此外,量子的不可克隆性决定了窃听者无法精准复制量子信息。

因此,用量子做成“密钥”来传递信息,窃听必然会被发现,且加密内容不可破译。

逐步走向现实应用

从美国到欧洲、从顶尖科研机构到科技企业巨头,围绕量子技术的攻关已全面展开,量子革命引发的新一轮科技竞赛如火如荼。而量子通信也从理论构想逐步走向现实应用,中国在这方面取得的突破举世瞩目。

今年6月,利用“墨子号”量子科学实验卫星,中国科研团队在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发。这一成果被美国《科学》杂志以封面论文形式发表,获称“兼具潜在实际应用和基础科学研究重要性的重大技术突破”。

9月底,世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通,结合“墨子号”卫星,中国科学院院长白春礼与奥地利科学院院长、量子通信的国际权威科学家安东·蔡林格实现了世界首次洲际量子保密通信。

未来20年内,量子通信技术有望在世界范围内广泛应用,将来甚至可能出现“量子互联网”,而量子计算机、量子互联网、量子卫星将被一起应用,为未来新科技打下基础。据新华社

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责任编辑:李忠明
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