量子通信领域接近实际应用吗,量子通信的应用范围和优点缺点

首页 > 科技 > 作者:YD1662024-06-07 20:08:24

近期,“墨子号”再次刷新世界纪录,首次实现了地球上相距1200公里的量子态远程传输,创造了新的世界纪录。

有人得说了:天天都说世界第一,不是说早就实现1000公里的突破了吗?一直在说,什么时候实用啊?人家国外根本就不认吧?

中国的量子科技是真的牛,我们完全有底气可以好好骄傲一下!

大家好,我是奥利给!

霸屏权威期刊

我们先来看看人家国外都是怎么夸的:

2016年8月,中国成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这颗卫星让我们中国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。

第二年的2017年6月15日,国际权威期刊《科学》杂志的封面上就是“墨子号”,《科学》杂志报告说,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,这意味着量子通信向实用迈出了一大步。

量子通信领域接近实际应用吗,量子通信的应用范围和优点缺点(1)

审稿人的高度评价:这一成果是“兼具潜在实际应用和基础科研重要性的重大技术突破”。

美国波士顿大学量子技术专家亚历山大·谢尔吉延科说,这是一个英雄史诗般的实验。

加拿大卡尔加里大学物理学家沃夫冈·迪塔尔表示,“我已经被中国团队的结果震惊了”。

巴黎量子计算中心的副主任伊兰妮·迪亚曼蒂评价道:“这是里程碑式的成就。”

2021年1月7日,潘建伟院士再次登上了另一本国际权威期刊《自然》杂志,发表论文:“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”。

《自然》杂志审稿人评价称,这是地球上最大、最先进的量子密钥分发网络,是量子通信“巨大的工程性成就”。

最近,我们又向前迈了一大步,实现了地球上相距1200公里的量子态远程传输,国际权威学术期刊《物理评论快报》发表了该成果。

审稿人认为,“这个实验比以前的实验更具挑战性,克服了重大技术挑战,对未来量子通信应用具有重要意义。”

那到底什么是量子通信呢?

神秘的量子通信

别急,我是奥利给,我们专做老人孩子都能听明白的科普!

量子就是质量、能量等各种物理量的最小单元,比如光的最小单位就是光量子,一个普通的15瓦左右的灯泡每秒钟辐射出的光量子个数可达十万亿个,我们要把它们抓出来,然后控制起来,利用起来!

因为量子纠缠带来的不可观测性,所以用量子加密的内容是不可破译的,理论上是绝对安全的。

那什么是量子纠缠?

量子纠缠又被称为魔鬼纠缠!就是两个相同的量子,它们之间无论距离多远,都会心心相印!当一个量子做某种动作的时候,另一个量子一定会跟着做同样的动作。

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爱因斯坦称之为“鬼魅般的远距作用”。

我们可以把我们需要传递的信息以量子运动的方式发送出去,不管隔多远,另一个相同的量子马上就会做同样的运动,然后我们把量子运动还原成信息,这就是量子通信的基本原理。

什么是量子的不可观测性?

简单说,两个相同的量子A、B正在通信,如果突然出现一个第三者C跑来偷看,量子的运动状态会立刻改变,我们就知道信息泄密了,而且C看到的也是改变之后的信息。

就像定谔的猫,当你没有观察它时,它既生又死,而你一旦观察它,它就会表现出生或者死的一个状态。

这就是我们说的量子通信方式从理论上来说是绝对安全的,不受外界监测的,被誉为信息安全“终极武器”。

什么时候使用?

量子通信技术其实早已经在我国获得应用:

比如为纪念抗战胜利70周年阅兵、十九大等国家重要会议和活动提供信息安全保障。

此外银行业监管信息报送、人民币跨境收付信息管理系统、网上银行数据异地灾备系统等都应用了量子保密通信技术。

当然,量子通信可以大显身手的地方当然不止这些。

比如对潜通信,就是地面上对大海深处的潜水艇通信,这一直是各国海军头疼的问题,因为一般常规的无线电波很难穿透海水,但放置一套量子通信设备,那就可以随时随地,畅通无阻了,来个视频通话都不是问题!

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还有专家表示,如果卫星安装了量子摄像机,那么它就可以监视现在从太空看不到的目标,比如,夜间飞行的隐形轰炸机。

要让量子通信实用化,需要实现量子纠缠的远距离分发。

但量子地面传输无论通过光纤或大气都有较大信号损耗,此前国内外地面实验的分发距离一直停留在百公里量级,如何突破传输距离限制,一直是国际量子通信研究的核心问题之一。

解决这个问题的一个有效办法就是利用卫星向地面分发。

墨子号显身手

作为世界首颗量子科学实验卫星,“墨子号”分发量子带来的衰减仅是地面衰减的万亿分之一。

但这种方式对精度要求极高,好比从万米高空飞机上扔下一连串硬币,在地面用存钱罐接住。

但我们做到了,现在我们通过“墨子号”已经实现了地球上相距1200公里的量子态远程传输!

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潘建伟院士说:利用量子卫星建立量子通信网络,可以在全球范围内覆盖各类海岛、远洋船舶、驻外机构等光纤难以或者无法到达的地方,保障我国在全球范围的信息传输安全。

“墨子号”的实验充分验证了这一可行性。

大家明白了吧,为什么老美会这么着急?

除了科技和经济之外,这项技术还具有重大的国防和军事意义!

欧美正在赶超

这一次我们是真的跑在了前头,这一次真的轮到欧美开始赶超了!

1993年美国首先提出了量子通信的相关理论,随后投入了国家级的研发力量进行技术攻关,欧盟则是在1999年开始加入量子通信的全球研究赛道。

我国从上个世纪90年代末开始追赶,在无数科学家的努力之下,经过了20多年的技术攻关,最终反超领跑。

潘建伟院士说,我们还将在两年内发射另一颗量子卫星。这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。

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欧美国家当然着急,也在发力,这几年,美国成立了国家量子协调办公室,发布了《量子互联网国家战略》,2020年以后更是不断加码,提出打造全球首个“量子互联网”的战略构想,目的很简单,就是要确保美国在量子信息领域的全球领导地位。

而欧盟方面也发布了《量子战略研究议程》,准备在6到10年的时间里,实现800公里以上的量子通信。德国在2020年宣布加大量子技术投资力度,达到20亿欧元,法国2021年启动18亿欧元量子国家战略:目标跻身量子世界前三。

美国媒体说这可能是受到来自中国高速发展的量子等技术带来的压力。

美国《纽约时报》还说,中国在量子通信领域的成功,已使西方依靠的通信技术很快面临淘汰,或许全世界都将从中国购买这些技术,而中国也应该学会主动分享,毕竟这是全人类的财富。

主动分享?您认为呢?欢迎留言评论!

我是奥力给,下期接着聊!



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