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深度解讀:中國量子衛星的核心技術——量子通信!

2016年8月16日01時40分,中國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將全球首顆量子科學實驗衛星(簡稱量子衛星)發射升空。此次發射任務的圓滿成功,標誌著中國空間科學研究又邁出重要一步。



深度解讀:中國量子衛星的核心技術——量子通信!


量子衛星是中國科學院空間科學先導專項首批科學實驗衛星之一,其主要科學目標是藉助衛星平台,進行星地高速量子密鑰分發實驗,並在此基礎上進行廣域量子密鑰網路實驗,以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破;在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態實驗,開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。



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看到這裡就有很多網友不明白了,量子通信是什麼?與我們現在通信,比如4G、光纖有什麼區別?等一系列問題。下面就讓百度知道網友告訴我們答案,幫我們更全面詳細的了解全球首顆量子科學實驗衛星。

專業版:什麼是量子通信?


量子通信系統的基本部件包括量子態發生器、量子通道和量子測量裝置。按其所傳輸的信息是經典還是量子而分為兩類。前者主要用於量子密鑰的傳輸,後者則可用於量子隱形傳態和量子糾纏的分發。所謂隱形傳送指的是脫離實物的一種「完全」的信息傳送。從物理學角度,可以這樣來想像隱形傳送的過程:先提取原物的所有信息,然後將這些信息傳送到接收地點,接收者依據這些信息,選取與構成原物完全相同的基本單元,製造出原物完美的複製品。但是,量子力學的不確定性原理不允許精確地提取原物的全部信息,這個複製品不可能是完美的。因此長期以來,隱形傳送不過是一種幻想而已。



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通俗版:什麼是量子通信?


量子通信是加密概念,而不是傳輸概念,更不是什麼超光速通信。舉一個簡單的例子來說明。


假設你有兩個朋友,一個在廣州,一個在北京,你自己則在中間的上海。你們三個人事先說好,你會隨機給這兩個朋友中的一個人寄一個蘋果,另一個人寄一根香蕉。


那麼當你的廣州朋友收到蘋果時,他會瞬間知道你給你的北京朋友送的是香蕉。

在你廣州朋友打開盒子看到蘋果的那一個瞬間,確實是以比光速還要快的速度獲得了關於你北京朋友收到了香蕉的這個信息,但這個「信息」並非實際存在的信息,甚至接收到第一個信號還要依靠傳統的郵寄運輸模式。


當然真正的量子通信要遠比兩個水果複雜得多,但本質完全一樣,量子通信從來不是超光速傳遞信息,而是無論採取何種方式都必須依靠經典通信技術參與,所以更無「顛覆」一說。


量子通信區別於經典通信,實質上是量子的「不可破解性」。比如上個例子中的「蘋果」和「香蕉」,可以看成是兩個糾纏起來了的量子,一個人拿到了其中一個,就可以判斷出另一個。


但如果不知道「蘋果」和「香蕉」的糾纏關係,哪怕截獲了整個蘋果,也猜不出另一方收到的是什麼水果。

在現實應用里當然沒有兩個水果那麼簡單,「蘋果」會變成一個無窮複雜的量子,那麼能和其對應的「香蕉」,就是另一個無窮複雜的唯一量子,兩個量子就是「糾纏態」,所以量子通信里量子的用途,最終是保密而不是傳輸。



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綜合百度知道網友提供的答案,我們知道量子通信的特點是具有高效率和絕對安全。


量子信息被認為可能是下一代IT技術的支撐性研究,並成為全球物理學研究的前沿與焦點領域。基於我國2001年以來在量子糾纏態、糾錯、存儲等核心領域的系列前沿性突破,中科院於2011年啟動了空間科學戰略性先導科技專項,並在今年發射全球首顆「量子通訊衛星」。


2010年7月我國啟動建設合肥城域量子通信試驗示範網,投入經費6000多萬元。經過中國科學技術大學和安徽量子通信技術有限公司科研人員歷時1年多的努力,項目建成後試運行,各項功能、指標均達到設計要求。該項目2012年3月29日通過安徽省科技廳組織的專家組驗收,30日正式投入使用。



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具有46個節點的量子通信網覆蓋合肥市主城區,使用光纖約1700公里,通過6個接入交換和集控站,連接40組「量子電話」用戶和16組「量子視頻」用戶。此刻主要用戶為對信息安全要求較高的政府機關、金融機構、醫療機構、軍工企業及科研院所,如合肥市公安局、合肥市應急指揮中心、中國科學技術大學、合肥第三人民醫院及部分銀行網點等。合肥量子通信網的建成使用,標誌著我國繼量子信息基礎研究躋身全球一流水平後,在量子信息先期產業化競爭中也邁出了重要一步。


我國北京、濟南、烏魯木齊等城市的城域量子通信網也在建設之中,而現在量子衛星的發射成功則標誌著我國的廣域量子通信體系建設已邁出了重要一步。


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