量子互聯網時代將到需10-15年才能進百姓生活

科技 08-17

6日凌晨1時40分，全球首顆量子科學實驗衛星「墨子號」從我國酒泉衛星發射中心升空。「墨子號」承載著在國際上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已有百年歷史的量子理論的真實性。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。

空間高速激光通信技術用於實現星間、星地高速數據傳輸，可克服高解析度衛星成像數據傳輸有限的瓶頸，是空間數據中繼、星間組網的重要手段，也是一項國內外航天界高度關注的前沿高科技技術。

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，相干探測激光通信，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。

據了解，2005年，中科院上海光機所開始空間相干激光通信技術的研究。2012年，在中科院支持下，啟動相干激光通信在軌技術驗證項目。通過3年多技術攻關，突破了星載高頻率穩定人眼安全波段的光纖激光器、高速相干信息編碼調製、高靈敏度相干接收、大容量實時數據處理等系列關鍵技術，目前已經完成星載相干激光通信發射終端和地面相干激光通信接收終端的研製工作，單路通信具備星地5.12千兆/秒速率的通信能力。

解讀

量子互聯網時代即將到來

中國科學院院士、量子衛星首席科學家潘建偉說，「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路。」

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。

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路。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。

「安全的通信是屬於我們的，但是科學研究是面向全世界開放的。」潘建偉透露，第一個開放的項目是與奧地利科學院合作，實現北京和維也納之間的洲際量子保密通訊，之後將和更多國家合作開展量子信息技術方面的研究。

「隨著中國科技的迅猛發展，我相信量子通信將在10年左右時間輻射千家萬戶。期盼在我有生之年，能親眼目睹以量子計算為終端、以量子通信為安全保障的量子互聯網的誕生。」潘建偉說，「我相信中國科學家們做得到。」

答疑

何為量子隱形傳態?

潘建偉喜歡用孫悟空的「筋斗雲」來比喻量子隱形傳態:「在古典四大名著之一的《西遊記》里，孫悟空一個『筋斗雲』就能越過十萬八千里。明朝的作家吳承恩怎麼也不會想到，幾百年後科學家已經在微觀粒子層面的實驗上驗證了『筋斗雲』這種超能力的可實現性。利用量子糾纏發展出的量子隱形傳態，可以將物質的未知量子態精確傳送到遙遠地點，就像孫悟空的『筋斗雲』一樣，可以實現從A地到B地的瞬間傳輸。」

何時「飛入百姓家」?

潘建偉說，「墨子號」發射後，如果效果達到預期，下一步還計劃發射「墨子二號」「墨子三號」等，形成「量子星群」。量子通信估計還需10至15年才能進入百姓生活，屆時網上銀行、手機支付、信用卡等就再也不怕被盜號、泄密了。

量子計算機能有多快?

量子衛星首席科學家潘建偉介紹，將來只要實現了能操控100個粒子的量子計算機，在某些特定功能上就比現在最快的「太湖之光」快百億億倍。「如果給每個中國人分十億台『太湖之光』，會多大程度上改變我們的生活?」他說，量子科技的未來充滿想像力。

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