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一、以往被認為最安全的信息傳遞方式是光纖通訊。光纜能把所有的光能限制在光纖里，外面得不到能量，所以這個傳輸被認為是安全的，但隨著科技發(fā)展，只需讓光纜泄露哪怕很少一部分能量，就能夠竊聽光纜傳遞的信號?？茖W家表示，這是因為經典通信的信號只有0和1，發(fā)生竊聽時，這兩種信號不會被擾動。比方說，兩人打電話時，他人可通過竊聽器從通信線路中的上千萬個電子中分出一些電子，使其進入另一根線路，從而實現竊聽，而通話者無法察覺。“棱鏡門”等事件的曝光便是最好的例證。 而量子通信則完全不會出現這個問題，這是因為其密鑰具有不可復制性和絕對安全性。一旦有人竊取密鑰，整個通信信息就會“自毀”并告知使用者。比如，甲、乙二人要進行安全通信，甲發(fā)出的光子信息狀態(tài)有水平、豎直、45°等，假設有人竊聽，由于光子不可分割，首先竊聽者根本無法分割出“半個光子”；其次，因為單次測量測不準、不可克隆的量子態(tài)特性，竊聽者無法復制信息；
第三，一旦竊聽者截獲光子，乙就收不到信息，也就不存在竊聽。無論怎樣，根據量子力學原理，竊聽都可以被發(fā)現。一旦被發(fā)現，原有密鑰立即作廢。甲就可以把沒有被竊聽的密鑰傳送過去，利用產生的密鑰進行完全隨機的加密。所以，利用量子不可克隆和不可分割的特性可以實現安全量子密鑰分發(fā)，實現不可破譯的保密通信。換句話說，量子衛(wèi)星上天后，其發(fā)送的每一封信都將是只有天知地知，你知我知的秘密。 此次量子衛(wèi)星發(fā)射也是為了實現天地之間的量子保密通信做準備，如果能成功，將意味著我國有望建成大范圍的全球量子通信網絡。絕技二、 孫悟空翻筋斗云，一瞬間跨越十萬八千里，電影《星際穿越》里，物體可以從此處消失，彼處出現，這些場景雖然匪夷所思，卻在量子世界里可以實現。因為在量子理論對世界的描述中，一個物體可以同時處于多個位置，粒子也可以無阻礙似地穿過障礙物。量子，被科學家稱為物理世界的“小精靈”，它不是一種粒子，而是一個能量的最小單位，包括分子、原子、電子、光子等在內的所有微觀粒子都是量子的表現形態(tài)。因此從某種程度上說，人類就是一個龐大量子的集合！每一次的呼吸，都包含著上萬億量子的進出！ 量子“精靈”可不是浪得虛名，它自帶的高超技能連物理學家都無法解讀。如果兩個量子粒子處在特殊的狀態(tài)（俗稱糾纏態(tài)）中，不管其空間分離得多遠，當對其中一個粒子施行操作或測量，遠處的另一個粒子狀態(tài)會瞬時地發(fā)生相應的改變，就像一些雙胞胎之間存在的心電感應。愛因斯坦稱這個現象為“幽靈般的超距作用”，而究竟為什么會這樣，科學家們至今都無法破解。雖然現在還弄不清量子糾纏的原理，但科學家們卻可以利用這一現象作為通信的手段。利用量子糾纏技術，通過量子密鑰傳輸和量子隱形傳態(tài)的方式，將甲地某一粒子的未知量子態(tài)，在乙地的另一粒子上還原出來。需要傳輸的量子態(tài)信息如同科幻中描繪的超時空穿越，在一個地方神秘消失，不需要任何載體攜帶，又在另一個地方神秘出現。
8月16日發(fā)射的量子衛(wèi)星“墨子號”是空間科學戰(zhàn)略性先導專項的科學衛(wèi)星之一。當時的青年學者潘建偉也已經成為現在我國量子科學實驗衛(wèi)星項目首席科學家，他提出了“墨子號”的科學目標：一是進行星地高速量子密鑰分發(fā)實驗，并在此基礎上進行廣域量子密鑰網絡實驗，以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破；二是在空間尺度進行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實驗，開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。 墨子號”就像一個太空信使，作為地面上兩個實驗站的中介，構建一個區(qū)域通信網絡，海量信息在這個網絡間穿梭如影，全天時傳播。
三、量子衛(wèi)星上天后，它會將經過編碼的、甚至是糾纏的光子發(fā)射到地面上，每秒要發(fā)射一億個光子，與之對接的地面系統則負責接收光子并進行解碼，完成通信過程。這一接一收看似簡單，卻絕對不是一件容易的事情。據量子衛(wèi)星首席科學家潘建偉介紹，量子科學實驗衛(wèi)星在飛行的過程中，攜帶的兩個激光器要分別瞄準兩個地面站，向左向右同時傳輸量子密鑰。這就要求在飛行的過程中必須始終保證精確對準，跟蹤要達到相當高的精度，“就相當于人坐在萬米高空的飛機上，往下扔連續(xù)硬幣，每一個都要準確丟到儲蓄罐狹小的投幣口，而儲蓄罐還在慢慢旋轉。”量子科學實驗衛(wèi)星工程常務副總師兼衛(wèi)星總指揮王建宇說。 這種星地間“針尖對麥芒”的通信不但對衛(wèi)星的對準和偏正提出高要求，還要求地面探測有極高的靈敏度。“光子是光里最小的單位，要探測到每個光子，就像在地球上，要看到月球上劃亮的一根火柴。”王建宇說。 盡管困難重重，但是經過不懈努力，我國自主研發(fā)的量子衛(wèi)星突破了一系列高新技術，包括同時瞄準兩個地面站的高精度星地光路對準、星地偏振態(tài)保持與基矢校正、星載量子糾纏源等工程級關鍵技術等。在全球的量子通信競賽中，中國雖然并不是起步最早的，但是目前中國在量子通信領域已經實現“彎道超車”，并成為首個將量子科學實驗送入太空的國家。“現在意大利、德國、加拿大等國家都紛紛主動前來要跟我們合作。”潘建偉說。
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