中國量子通訊研究 「一步千里」
2017-06-17 12:27世界日報 中國新聞組/北京17日電
量子科學實驗衛星首席科學家潘建偉與「墨子號」量子衛星模型合影。 (取材自澎湃新聞/東方IC 圖)
中國科學技術大學潘建偉團隊借助2016年升空的量子科學衛星「墨子號」,成功向相距1203公里的青海德令哈和雲南麗江兩個地面站分發糾纏態的量子,是全球首次證明量子糾纏的距離可達1203公里,為未來量子通訊實用踏出一大步,國際學術期刊「科學」前日刊登這一成果。
新華網報導,量子糾纏被愛因斯坦稱之為「鬼魅般的超距作用」,它是兩個(或多個)粒子共同組成的量子狀態,無論粒子間隔多遠,測量其中一個粒子必會影響其它粒子,這被稱為量子力學非定域性。量子糾纏體現的非定域性是量子力學最神奇現象之一。
2016年「墨子號」升空的任務之一,就是從衛星向地面發射糾纏量子。
潘建偉領導的突破性實驗,自地球上方300哩繞行軌道的一枚人造衛星上發出電射,產生處於糾纏狀態的光子。研究人員說,然後這些光子再傳輸到兩個相距750哩(1203公里)的量子衛星地面站,但未破壞彼此間的糾纏狀態。
這項實驗成功作出的距離,較以往實驗的紀錄超出十倍,同時並創下首次在太空產生糾纏光子的紀錄。
報導指出,潘建偉說,「墨子號」量子科學實驗衛星過境時,同時與青海德令哈站和雲南麗江站兩個地面站建立光鏈路,量子糾纏光子對從衛星到兩個地面站的總距離平均達2000公里,跟瞄精度達到0.4 μrad。這是世界上首次實現千公里量級的量子糾纏。墨子號科學應用系統總設計師彭承志說:「這是量子衛星上天以來迄今為止發布的最大成果」。
「這是通向全球量子保密通信、甚至是量子互聯網的第一步」,港媒報導,奧地利維也納大學物理學家Anton Zeilinger稱,「潘建偉團隊的論文證實了中國政府做了正確的決定。我個人堅信未來的互聯網是基於量子力學原理的」。下一步,潘建偉團隊希望在中國和奧地利之間實現量子分發,難度在於衛星要在經過中國時先發出一對光子中的一粒,保留另一粒,等衛星轉到奧地利上空時再發出另一粒。
終結黑客攻擊…墨子號背負使命
中國最近發射的新型太空飛船賦予「間諜衛星」新含義,理論上這種利用量子科學原理的新型衛星,能夠提供無法被破解的保密通訊頻道。這個名為「墨子」的衛星去年8月從中國西北的戈壁灘上發射,是第一個量子通訊衛星。這是建設新型互聯網努力的一部分,這種新互聯網將來比現在的互聯網更加安全。
BBC中文網報導,量子保密技術在很多方面應該類似於現有的加密的網路金融數據技術。在客戶和網店分享敏感信息前,雙方要交換複雜的數字,以此把隨後發送的信息字碼打亂。信息裡還包含能夠安全破解信息的金鑰。但是數字本身的弱點是它能夠被截獲,在擁有足夠計算能力的情況下,這些數字能夠被破譯。但是量子加密十分超前,因為它能夠利用量子科學隱藏金鑰。
參考消息網引述加拿大環球郵報報導,中國「墨子號」量子衛星進行的創紀錄實驗,把奇特的量子物理世界推向新高度,並可能刺激包括加拿大在內的其他國家抓緊開發這種不受黑客影響的遠距離通信方式。
BBC中文網報導,量子的不確定性讓進行秘密通訊的人知道他們是否受到監視:監聽者的努力會擾亂整個通訊連接。
而在太空真空中,因為沒有原子,至少原子數量微乎其微,因此量子信號受到的干擾很少。這就是為什麼中國的墨子衛星測試具有重要意義的原因。這種測試已經證明在太空建立的網絡是可行的,這個結果發表在最近一期的科學雜誌上。
誰需要這個技術?報導說,間諜機構的工作就是保密,他們有的是預算。但是國際間每天進行萬億計交易的金融機構也需要保護他們的珍貴資源。雖然一些觀察員對於是否有人願意為量子互聯網投資有保留,但是潘建偉以及其他科技人員認為一旦量子網絡問世,無人能抵禦其誘惑。
量子糾纏示意圖。(新華社)