据新华社甘肃酒泉8月16日电 最开始,人类结绳记事；然后,我们用语言和文字沟通；再后来,手机、网络成为必需品。信息传输,早已从如何传输,走入了“如何安全传输”的年代……8月16日1时40分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。
量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍,量子通信的安全性基于量子物理基本原理,单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解,从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全,可从根本上、永久性解决信息安全问题。
量子卫星2011年12月立项,是中科院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一。其主要科学目标一是进行星地高速量子密钥分发实验,并在此基础上进行广域量子密钥网络实验,以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；二是在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验,在空间尺度验证量子力学理论。
工程还建设了包括南山、德令哈、兴隆、丽江4个量子通信地面站和阿里量子隐形传态实验站在内的地面科学应用系统,与量子卫星共同构成天地一体化量子科学实验系统。
潘建伟表示,我国自主研发的量子卫星突破了一系列关键技术,包括高精度跟瞄、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等。量子卫星的成功发射和在轨运行,将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位,实现国家信息安全和信息技术水平跨越式提升,有望推动我国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破,对于推动我国空间科学卫星系列可持续发展具有重大意义。
本次任务还搭载发射了中科院研制的稀薄大气科学实验卫星和西班牙科学实验小卫星。量子卫星发射入轨后将进行3个月左右的在轨测试,然后转入在轨运行阶段。
另外,中科院上海光机所研制的空间高速相干激光通信载荷搭载量子卫星发射升空,将开展卫星与新疆、北京地面站之间的高速相干激光通信技术验证。
防御黑客,中国走在了前列 欧洲10亿欧元布局就为了追赶中国量子“魔法”
首颗“量子科学实验卫星”的发射成功,有望让量子通信真正进入广域传输时代；其“测不准”“不可克隆”等特性,使得其传输的信息在理论上永不会被解密。不过,发射卫星只是一个起点,在“宏伟量子大厦”中,量子京沪干线正在飞速搭建,天地一体的广域量子网络倚马可待,市场应用不断突破。在第二次“量子革命”中,中国正在领跑。
中国科学技术大学、杏林苑和滨湖新区……2008年10月,这三个合肥市内本不相干的点,因为一次实验连接在了一起。它们仨因为组成了三节点可扩展的量子通信网络,实现了全球首个量子保密电话系统建设,而被永久载入史册。随后,合肥、济南城域网,“京沪”城际网……量子通信网在不断扩展。将近十年后,随着量子卫星的发射成功,量子通信网络真正可能升至“广域”“洲际”传播。量子通信这一“永不被解密”的安全传输方式,已经在市场上得以产业应用。
美国《华尔街日报》发表评论说,量子卫星将让中国在防御黑客方面走在世界前列。报道援引华盛顿一家智库的网络安全专家约翰·科斯特洛的话说,美国一直在攻击和入侵中国的网络,这促使中国加强研究“防御性的”量子通信技术。由于量子通信是基于物理规律的,将其用于传输密码,在目前来看是无法被窃取的。俄罗斯量子中心的“量子通信研究团队”负责人库罗奇金说:“在未来量子计算机时代,只有量子通信能够保证信息安全。”
量子信息技术方兴未艾,这一领域的国际竞争也在不断加剧。今年以来,欧美纷纷提出“第二次量子革命”计划,加大基础研究和产业发展方面的投入。今年3月,欧盟委员会发布《量子宣言(草案)》,计划于2018年启动10亿欧元的量子技术项目。其中在量子通信方面,规划5年内突破量子中继器核心技术,实现点对点安全量子通信。美国更是将“量子跃迁”作为“6大科研前沿”之一,认为必须加大投入促进交叉性基础研究。
量子卫星怎样影响我们的生活?德国整合量子科学和技术中心负责人托马索·卡拉尔科说,量子卫星可能会促进相关领域进一步发展,令现有技术更加准确、灵敏、安全且性能更佳。
英国剑桥大学量子物理学教授肯特认为,量子通信除了能赋予所有人更大的隐私保障,还可以在卫星的帮助下,构建一个全球性的量子计算网络,让全社会都更快、更好地对关键事件作出反应。据新华社
瞬间移动真能实现?
何时走进百姓生活?
问:量子究竟是什么?
答:量子是构成物质的基本单元,是能量的最基本携带者,不可再分割。比如,光子是光能量的最小单元,不存在“半个光子”,同理,也不存在“半个氢原子”“半个水分子”等等。量子世界中有两个基本原理:量子叠加和量子纠缠。
问:世界上真有“绝对安全”的通信吗?
答:窃听者如果想拦截量子信号,并对其进行测量,将不可避免地破坏携带密钥信息的量子态。根据量子“测不准定理”,这种破坏必然会被信息发送者和接收者所发现。是否可以不破坏传输的量子态,只截取并复制,再继续发送?这已被“量子不可克隆定理”完全排除,于是也就保证了量子通信的绝对安全。
问:“量子态隐形传输”意味着能实现《星际迷航》里的瞬间移动吗?
答:现在,在光子、原子等层面已经实现了量子态隐形传输。电影里“大变活人”在原理上是允许的,但目前还远远做不到。不过,随着科学的发展和技术的进步,也许未来我们还是可以实现人的量子隐形传态,到那时星际旅行就不是梦啦。
问:将来机器会不会像《变形金刚》里一样被装上量子大脑,从而取代人类?
答:所谓量子大脑,其实就是当今正在研制中的量子计算机。有学者认为,未来可望创造出与人脑一样运行的人工智能机器人。目前还只是一种畅想,未来究竟怎样还得拭目以待。
问:量子技术何时“飞入寻常百姓家”?
答:量子通信目前已经实现在金融、政务系统等中的使用。要让每个人都用上,乐观的话需要10到15年。
问:量子科学和技术究竟将带来一个怎样的未来?
答:量子科学和技术其实已经在方方面面影响着我们的日常生活。我们目前正在广为使用的计算机、手机、互联网、时间标准和导航,包括医院里的磁共振成像等等,无一不得益于量子科学和技术。量子科学和技术的广泛应用最终将把人类社会带入到量子时代,实现更高的工作效率、更安全的数据通信,以及更方便和更绿色的生活方式。据新华社
（来源：半岛网-半岛都市报）
