8月16日凌晨,我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射升空。這顆以中國(guó)古代科學(xué)家墨子命名的“墨子號(hào)”衛(wèi)星,帶著探索星地量子通信的使命升空,將繼續(xù)為中國(guó)和世界的前沿科技“探路”。這將使我國(guó)在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信,構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。

量子通信:無(wú)條件安全的通信方式

一直以來(lái),對(duì)于信息加密技術(shù)的研究從來(lái)就沒有停止過步伐,古代,人們用在信封上滴蠟蓋上火印的方法,但這仍然無(wú)法防備其他人拆開、讀完再?gòu)?fù)原?，F(xiàn)代,人們用電磁波傳遞秘密,但“音量”再低,也防不住精細(xì)的竊聽。現(xiàn)今,科學(xué)家設(shè)法將“音量”調(diào)低到如此程度:只依靠一顆顆光子,任何竊密者去測(cè)量都會(huì)破壞它,從而被發(fā)現(xiàn)。信息微弱到了極限——量子級(jí)別,再小心的讀取都會(huì)徹底改變它,而不可能只改變一點(diǎn)點(diǎn)。這就是量子通訊的保密原理。

可以說(shuō)量子通信是迄今唯一被嚴(yán)格證明為無(wú)條件安全的通信方式。量子不可分割、不可克隆,所以能保證加密內(nèi)容不被破譯,可以從根本上保障信息安全、保護(hù)全人類的隱私。理論上絕對(duì)安全的通信一旦實(shí)現(xiàn),政府、軍隊(duì)和銀行,乃至全社會(huì)都將獲益。

改變生活:或15年后走進(jìn)中國(guó)百姓家

量子通信的應(yīng)用前景,就像電話的普及過程一樣,將逐步進(jìn)行,蔚為可觀。首先,量子通信可能會(huì)應(yīng)用于國(guó)防、金融、政務(wù)、科學(xué)研究等,之后會(huì)在大眾中廣泛應(yīng)用。

量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星工程首席科學(xué)家潘建偉猜測(cè),5年左右很多機(jī)要部門開始用,10年左右金融業(yè)、銀行等大機(jī)構(gòu)開始使用,15年的時(shí)間或許走進(jìn)千家萬(wàn)戶。“屆時(shí),每個(gè)人的家里、手機(jī)上或許都會(huì)有一個(gè)量子加密芯片,銀行轉(zhuǎn)款、電子賬戶等的涉密操作,都不用擔(dān)心被盜用或者攻擊。”

他并表示,這需要一個(gè)過程,依賴于量子通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),應(yīng)用成本也會(huì)逐漸下降。

影響世界:多國(guó)望與中國(guó)共建“量子星座”

雖然量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,“要實(shí)現(xiàn)全球化量子通信還需要長(zhǎng)期的努力,特別是需要多顆衛(wèi)星的組網(wǎng)”,量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總師兼衛(wèi)星系統(tǒng)副總師彭承志表示,“這條征途沒有盡頭”。

也因此,中國(guó)以開放的姿態(tài)歡迎全球合作?！拔覀兎浅８吲d地同意了奧地利方的請(qǐng)求,共同就北京到維也納之間的洲際量子通信進(jìn)行實(shí)驗(yàn)合作,中方并決定向全球開放載荷的相關(guān)數(shù)據(jù)”,潘建偉介紹稱。

他表示,德國(guó)和意大利也非常希望繼奧地利后加入中國(guó)團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn),在探索全球量子通信組網(wǎng)建設(shè)、“量子星座”建設(shè)中與中方展開合作?！皡f(xié)議目前已經(jīng)走完了相關(guān)的流程,近期就將進(jìn)行簽署?！?/span>

“畢竟,科學(xué)也是面向全世界的,中國(guó)的量子衛(wèi)星走在世界前列之后,可以引領(lǐng)整個(gè)學(xué)術(shù)界在這個(gè)方向開展研究,為人類貢獻(xiàn)中國(guó)智慧”,潘建偉說(shuō)。

“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星的主要科學(xué)目標(biāo)是借助衛(wèi)星平臺(tái),進(jìn)行星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行廣域量子密鑰網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn),以期在空間量子通信實(shí)用化方面取得重大突破。同時(shí),在空間尺度進(jìn)行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn),開展空間尺度量子力學(xué)完備性檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)研究。它不僅將助力于我國(guó)國(guó)家信息安全,還有望推動(dòng)我國(guó)科學(xué)家在量子科學(xué)前沿領(lǐng)域取得重大突破,對(duì)于推動(dòng)我國(guó)空間科學(xué)衛(wèi)星系列可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

該量子衛(wèi)星由我國(guó)自主研發(fā),突破了一系列高新技術(shù),如高精度跟瞄、星地偏振態(tài)保持與基矢校正、星載量子糾纏源等工程級(jí)關(guān)鍵技術(shù),衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命為兩年。同時(shí)還建設(shè)了以4個(gè)量子通信地面站和1個(gè)量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)站為核心的天地一體化量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星是中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之一,也是該專項(xiàng)完成發(fā)射的第三顆科學(xué)衛(wèi)星。此前,暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”和微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“實(shí)踐十號(hào)”已成功發(fā)射并執(zhí)行科學(xué)任務(wù)。

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