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| 2016/09/21 20:35:11瀏覽18｜回應0｜推薦0 | |
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在量子衛星首席科學家潘建偉院士看來，如果說地面量子通信構建了一張連接每個城市、每個信息傳輸點的「網」，那麼量子科學實驗衛星就像一桿將這張網射向太空的「標槍」。當這張縱橫寰宇的量子通信「天地網」織就，海量信息將在其中來去如影，並且「無條件」安全。 ——量子糾纏，類似孫悟空和他的分身，二者無論距離多遠都「心有靈犀」。當兩個微觀粒子處於糾纏態，不論分離多遠，對其中一個粒子的量子態做任何改變，另一個會立刻感受到，並做相應改變。 衛星與地面站共同構成天地一體化量子科學實驗系統，在兩年的設計壽命期間將進行四大實驗任務——星地高速量子密鑰分發實驗、廣域量子通信網絡實驗、星地量子糾纏分發實驗、地星量子隱形傳態實驗。 科學家在量子衛星上搭載了自主研發的「四種武器」：量子密鑰通信機、量子糾纏發射機、量子糾纏源和量子試驗控制與處理機。同時，在地面建設了科學應用系統，包括1個中心——合肥量子科學實驗中心；4個站——南山、德令哈、興隆、玩命直播男主角麗江量子通信地面站；1個平台——阿里量子隱形傳態實驗平台。 在量子世界中，一個物體可以同時處在多個位置，一隻貓可以處在「死」和「活」的疊加狀態上；所有物體都具有「波粒二象性」，既是粒子也是波；兩個處於「糾纏態」的粒子，即使相距遙遠也具有「心電感應」，一個發生變化，另一個會瞬時發生相應改變…… 機器人都是預先設置好程序的，而人是有意識和自由意志的。研究發現，人腦中的思維機制與量子疊加、量子糾纏或許屍速列車 線上看 電影存在相似之處。所以也有學者認為，未來可望創造出與人腦一樣運行的人工智能機器人。真到這種程度，機器與生物之間的界限已經非常模糊。這目前還只是一種暢想，未來究竟怎樣還得拭目以待。 「終極武器」確保信息安全 目前，工商銀行、北京農商行等多家銀行率先試用了量子通信加密技術。作為首批用戶之一，工商銀行數據中心（北京）網絡部總經理任長清曾在接受採訪時介紹，現在工行試點的部門，就是通過國盾的量子加密技術，將數據從數據中心傳輸到同城的另一個機房內。「從理論上講，通過設備產生量子密鑰，再對數據進行加密傳輸，是不會被竊取的，這對金融數據傳輸是非常有必要的。」 歐洲10億歐元佈局 「傳統的信息安全都是依賴於複雜的算法電影下載，只要計算能力足夠強大，再複雜的保密算法都能夠被破解。量子通信能做到絕對安全，是由量子自身的特性所決定的，計算能力再強也破解不了，因此它是革命性的，可從根本上、永久性解決信息安全問題。」潘建偉說。 北京日報 2016年08月17日 整版 不過，隨著科學的發展和技術的進步，也許未來我們還是可以實現人的量子隱形傳態，到那時星際旅行就不是夢啦。 就為趕上中國 「在城市範圍內，通過光纖構建城域量子通信網絡是最佳方案。但要實現遠距離甚至全球量子通信，僅依靠光纖量子通信技術是遠遠不夠的。」潘建偉說。因為量子的信息攜帶者光子在光纖裡傳播一百公里之後大約只有1‰的信號可以到達最後的接收站，所以光纖量子通信達到百公里量級就很難再突破。但光子穿透整個大氣層後卻可以保留80％左右，再利用衛星的中轉，就可以實現地面上相距數千公里甚至覆蓋全球的廣域量子保密通信。 記者採訪了量子衛星首席科比海還深 時刻 學家潘建偉院士、中科院物理所研究員呂力、北京大學物理系教授劉雄軍，帶你一起走進神奇的量子世界。 潘建偉說，「墨子號」發射以後，如果效果達到預期，下一步還計劃發射「墨子二號」「墨子三號」。「單顆低軌衛星無法覆蓋全球，同時由於強烈的太陽光背景，目前的星地量子通信只能在夜間進行。要實現高效的全球化量子通信，還需要形成一個衛星網絡。」 答：所謂量子大顯神威片長大腦，其實就是當今正在研製中的量子計算機。未來的量子計算機可能會對人工智能起到極大的幫助，在數據搜索、分析和處理方面提供遠遠超過目前經典計算機的運算能力。 8月16日1時40分，我國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛星發射升空。 此前，歐美等發達國家已投入大量人力物力開展相關技術研究，並取得重要進展。2007年，歐空局（ESA）率先在TerraSAR－X衛星與美國NFIRE衛星上採用多路復接方式實現了5.6千兆／秒的相干激光通信。2015年，歐空局又實現了低軌與高軌衛星之間的相干激光通信，通信距離達到5萬公里，通信速率達到1.8千兆／秒，開闢了利用相干激光通信進行數據中繼的先河。 我國將試驗首次空間 空間高速激光通信技術用於實現星間、星地高速數據傳輸，可克服高分辨率衛星成像數據傳輸有限的瓶頸，是空間數據中繼、星間組網的重要電影院手段，也是一項國內外航天界高度遊戲王：次元的黑暗面關注的前沿高科技技術。 問：量子究竟是什麼？ 今年3月，歐盟委員會發佈《量子宣言（草案）》，計劃於2018年啟動10億歐元的量子技術項目。其中在量子通信方面，規劃極速秒殺2女主角5年內突破量子中繼器核心技術，實現點對點安全量子通信。10年內實現遠距離量子網絡、量子信用卡應用等，目標融合量子通信與經典通信，「保衛歐洲互聯網安全」。美國更是將「量子躍遷」作為「6大科研前沿」之一，認為人類正站在下一代量子革命的門檻上，量子力學正在導致變革性技術，必須加大投入促進交叉性基礎研究。 是否可以不破壞傳輸的量子態，只截取並複製，再繼續發送？這已被「量子不可克隆定理」完全排除，於是也就保證了量子通信的絕對安全。 16日凌晨，被命名為「墨子號」的中國首顆量子科學實驗衛星開啟星際之旅。它承載著率先探索星地量子通信可能性的使命，並將首次在空間尺度驗證量子理論的真實性。 量子信息技術方興未艾，這一領域的國際競爭電影 下載也在不斷加劇。今年以來，歐美紛紛提出「第二次量子革命」計劃，加大基礎研究和產業發展方面的投入。 「四種武器」挑戰四大實驗任務 問：量子技術什麼時候才能「飛入尋常百姓家」？ 問：世界上真有「絕對安全」的通信嗎？ 答：這得先說說通信中信息是如何被竊取的。傳統光通信是通過光的強弱變化傳輸信息。從中分出一丁點光並不影響其他光繼續傳輸信息，測量這一丁點光原理上就能竊取信息。 量子通信則完全不同！竊聽者如果想攔截量子信號，並對其進行測量，將不可避免地破壞攜帶密鑰信息的量子態。根據量子「測不準定理」，這種破壞必然會被信息發送者和接收者所發現。 量子衛星對精準控制的要求也前所未有的高。量子衛星系統總師朱振才介紹，量子衛星飛行中，攜帶的兩個激光器要分別瞄準兩個相距上千公里的地面站，向左向右同時傳輸量子密鑰，且衛星上的光軸和地面望遠鏡的光軸要始終精確對準，就好比衛星上的「針尖」對地面上的「麥芒」。 問：「量子態隱形傳輸」意味著能實現《星際迷航》裡的瞬間移動嗎？ 答：「量子態隱形傳輸」是基於量子疊加和量子糾纏的特性，就是甲地某一粒子的未知量子態，可以在乙地的另一粒子上還原出來。其實傳輸的是粒子的量子態，而不是粒子本身。這種狀態傳送的速度上限仍然是光速，也不是「瞬間移動」。 現在，在光子、原子等層面已經實現了量子態隱形傳輸。電影裡「大變活人」在原理上是允許的，但目前還遠遠做不到。因為科幻電影裡人的傳送，不僅需要把人的實體電影時刻表部分的大量原子、分子傳送，並且嚴格按照原來的相對位置重新排列起來，更何況重現意識和記憶就更複雜了。 潘建偉介紹，實驗大致分為三類：第一類是進行衛星和地面之間的量子密鑰分發，實現天地之間的安全通信，如果4個地面站任何兩兩之間都可以實現安全的通訊，即可實現組網；第二類相當於把量子實驗室搬到太空，在空間尺度檢驗量子理論；第三類是實現衛星和地面千公里量級的量子態隱形傳輸。 問：將來機器會不會像《變形金剛》裡一樣被裝上羅賓漢電影量子大腦，從而取代人類？ 2001年，31歲的潘建偉從歐洲回國，在中科大組建了量子信息實驗室。2003年，當大多數人仍致力於在實驗室內部的原理性演示時，潘建偉和同事們已經萌生了咖啡愛情 影評「天地一體化」量子通信網的初步構想，「量子科學實驗衛星」正是這個構想中的關鍵節點。 正是由於量子具有這些不同於宏觀物理世界的奇妙特性，才構成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中，由於量子的不可分割、不可克隆和測不准的特性，所以一旦存在竊聽就必然會被發送者察覺並規避。 深度解析 答：量子通信目前已經實現在金融、政務系統等中的使用。要讓每個人都用上，樂觀的話需要10到15年。這需要對網絡基礎設施進行改造，還涉及到標準制定。到時候，個人的網上銀行、手機支付、信用卡等就再也不怕被盜號，「稜鏡門」那樣的洩密事件也不會發生了。 而量子計算目前仍然處於基礎研究的階段，前進道路上還面臨著巨大的挑戰，不知道在二、三十年的時間內能否實現初步應用。一旦取得進展，其意義將是極其重大的。（綜合新華社報道） 延伸閱讀 未來，一個由幾十顆量子衛星組成的「璀璨星群」，將與地面量子通信幹線「攜手」，支撐起「天地一體」的量子通信網。 高速相干激光通信 16日，中科院上海光機所研製的空間高速相干激光通信載荷搭載量子衛星發射升空，將開展衛星與新疆、北京地面站之間的高速相干激光通信技術驗證。這將是我國首次開展空間高速相干激光通信試驗，標誌著我國初步具備研製星間相干激光通信載荷的能力。 到2030年左右，中國力爭率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡。在此基礎上，構建信息充分安全的「量子互聯網」，形成完整的量子通信產業鏈和下一代國家主權信息安全生態系統。 量子衛星相干激光通信載荷指揮、中科院上海光機所副所長陳衛標表示，相幹探測激光通信，具有靈敏度高、白天可工作等技術優點，特別適用於空間超遠距離（數萬公里）衛星間的高速激光通信。相對第一代幾十、數百兆／秒速率的直接探測激光通信技術，第二代空間相干激光通信技術速率可達數千兆／秒，乃至數萬兆／秒，成為國內外星間數據中繼的主流方案。 「量子星群」引領互聯網時代 ——量子疊加，就是指一個量子系統可以處在不同量子態的疊加態上。著名的「薛定諤的貓」理論曾經形象地表述為「一隻貓可以同時既是活的又是死的」。 天地量子科學實驗非常複雜，對天地實驗設備的要求也異乎尋常的高。潘建偉坦言，衛星研製過程中，最困難的環節就是有效載荷，「攻克了許多技術難題才拿下」。 在酒泉衛星發射中心，星罩組合體轉運至發射塔架（8月5日攝）。新華社發 比如量子糾纏源，它只有機頂盒的大小，作用卻非常關鍵，它能夠產生糾纏光，這是量子衛星在空中做各種實驗的源頭。薩利機長 預告神鬼認證:傑森包恩票房平時實驗室裡糾纏源的體積非常巨大，研究人員不僅把它做到了小型化，還通過一系列的創新讓它實現了滿足空間環境要求，在國際上是首次實現。 而將在今年年底貫通的量子京滬幹線，總長2000多公里，建成後，目標應用於軍事、金融、政務等領域信息的安全傳輸。金融機構、媒體、大型企業，都可以成為量子通信的用戶。 答：量子是構成物質的基本單元，是能量的最基本攜帶者，不可再分割。比如，光子是光能量的最小單元，不存在「半個光子」，同理，也不存在「半個氫原子」「半個水分子」等等。量子世界中有兩個基本原理： 「瞬間移動」「信息絕密」真的能實現嗎？ 經過十多年的發展，中國在量子通信領域已成為名副其實的世界勁旅。而這十多年間，從構想、攻關、立項到突破，人類歷史上第一顆量子通信衛星終成現實。 |
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