中國在量子通信上取得重大突破，可從理論上防止黑客竊聽！

圖源：《生命科學》雜誌

近日，一顆中國衛星分開了一對「糾纏狀態下的光子」，將它們傳送到相距745英里（1200公里）的地面接收站，刷新了量子通信的遠距離記錄，為未來的量子通信技術發展打開了新的可能性大門。

在量子物理學中，當粒子以某種方式相互作用時，它們就相互「糾纏」，這實質上意味著它們即使在相隔很遠的距離上也保持著聯繫，也就是說一個粒子的行為影響處於糾纏態的另一個粒子的行為。

圖源：百度圖片

科學家們說，量子糾纏在測試物理學的基本規律方面有著有趣的應用，但同時也可以用來創造異常安全的通信系統。這是因為量子力學規定測量量子系統時會不可避免地干擾它，所以任何竊聽的企圖都是不可能隱藏的。

但是，很難將糾纏的粒子對——通常是光子——分布在很遠的距離上。當粒子對通過空氣或光纖電纜行進時，環境會對粒子進行干擾，因此距離越遠，信號就會衰減越厲害，最終變得太弱而無法使用。

圖源：百度圖片

在2003年，中國科技大學量子物理學教授潘建偉開始研究一種基於衛星的系統，該系統旨在將糾纏光子對傳送到地面站。潘教授的主要想法是，由於粒子的大部分旅程都將是真空中通過，所以這個系統將大大減少環境干擾。

「（曾經）很多人認為這是一個瘋狂的想法，因為它在一個屏蔽良好的光學平台內進行了複雜的量子光學實驗，這是非常具有挑戰性的，」潘教授告訴《生活科學》。「那麼，你如何才能在幾千千米的尺度上重複進行類似的實驗，而且同時光學元件以每秒8公里（每秒5英里）的速度振動和移動呢？」

在新的研究中，研究人員是利用中國去年發射升空的墨子號衛星傳輸糾纏光子對的。該衛星的特點是一個超亮的糾纏光子源和高精度採集、導向和跟蹤（APT）系統，同時通過衛星上的信標激光器和三個地面接收站進行通信，這樣就可以連接量子通信中的發射機和接收機了。

一旦光子對到達地面接收站，科學家們就對其進行測試，並確認儘管光子對已經走過了994英里到1490英里（1600公里和2400公里）這麼遠的距離，這些粒子仍然處於糾纏狀態，距離的遠近取決於衛星處於太空軌道里的哪個位置。

不過，根據潘教授的說法，目前的衛星還不太適合在實際的量子通信系統中使用。一方面，它相對較低的軌道意味著每一個地面站每天只能覆蓋大約5分鐘，而使用的光子波長意味著它只能在夜間工作。

潘說，提高覆蓋時間和覆蓋面積將意味著發射更高軌道的新衛星，但這將需要更大的望遠鏡，更精確的跟蹤和更高的鏈路效率。他還說，白天的操作需要在電信波段使用光子。

圖源：百度圖片

但在開發未來的量子通信網路將需要更多工作的同時，Thomas Jennewein，加拿大滑鐵盧大學的量子計算研究所副教授，說潘氏團隊已經攻克了實現未來量子通信的關鍵技術之一。

「我從2000年開始就開始從事這項研究，並曾經在空間上進行過類似的量子糾纏實驗，因此我可以肯定中國這個團體表現出的大膽、奉獻和技巧，」他告訴《生活科學》。

本文編譯：自由之譯

原文來源：livescience

猜您喜歡：

Pal-V人類第一輛家用飛天汽車開始生產！這車真能上天入地？

直升飛車、噴氣地鐵等，人類9大顛覆想像的超級交通工具

三星手機又惹事？手機解鎖辣眼睛 你還敢用虹膜掃描儀咩？

喜歡我的內容就關注我吧~ 咱們天天相守

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！