量子糾纏成績亮眼,量子保密通信再上新臺階

2020-12-05 環球科技視界

據報導稱,2019年南瑞集團的李維、陳璐等人研究出了一種能降低糾纏態量子通信的幹擾的模型。在量子通信的過程中,光子作為一種微觀系統之間傳輸的能量,在普通的電磁作用下,會隨著被吸收而消失,從而影響信息傳遞的效果和安全。這一發明將給量子密鑰和保密事業帶來巨大的收益,可謂搭起了通信之橋。

早在20世紀,愛因斯坦就發現了量子糾纏,「量子糾纏」的兩個粒子無論相距多麼遙遠, 一個粒子的變化都會影響另一個粒子, 它們必然同時變化,這一性質被應用於量子通信,真正實現了遠距離通信的絕對安全。1993年,C.H.Bennett提出了量子通信的概念。

2018年,霍金的黑洞理論成了留給世人最寶貴的財富,黑洞背景下的量子研究成了行業熱點。奧地利科學技術研究所的約翰內斯·芬克教授研究小組的物理學家發現了一種利用機械振蕩器產生糾纏輻射的方法;奧地利IST大學芬克教授團隊的博士後Shabir Barzanjeh目前正在研究輻射如何被糾纏。

量子通信的主要應用體現在衛星傳輸、政務網、保密項目等各個方面。在中國,「京滬幹線網」就是利用量子中繼技術擴大通信距離的,不過因為光子容易消失,必須安裝中繼器。在我們的日常生活中,也常常碰到天氣預報不準等種種情況,多數與衛星通信中光子的散失以及信息的不準確有關。這次南瑞集團的成果也是針對這個問題進行研究。如果粒子在傳播過程中散失,會導致無法觀察到處於量子糾纏的另一個粒子的變化,影響保密效果和傳輸效率。

李維、陳璐等人建設的糾纏退化理論模型,主要說明了環境噪聲,特別是電力架空光纜所處惡劣環境引入的噪聲,對單模光纖的量子保密通信會產生巨大影響,從折射率角度分析原理,為在惡劣電磁環境中的量子通信提供寶貴建議。這是我國「萬眾創新」的豐碩成果,充分體現了科學理論在實踐中才能發芽成長,也體現了企業在建設創新型國家和培養人才中的重要性。除了科學家不斷地研究,攀登科學的高峰,發展科學技術,需要校企協同引領。

這項研究也得到了國網江蘇省電力有限公司南京供電分公司的支持,說明我國對於量子通信也給予重視。在國際競爭中,科技是第一生產力。宇宙太空的奧秘,或能為我們所用,創造一個人人親密團結的「地球村」。

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    該實驗成果不僅將以往地面無中繼量子保密通信的空間距離提高了一個數量級,並且通過物理原理確保了即使在衛星被他方控制的極端情況下依然能實現安全的量子通信,取得了量子通信現實應用的重要進展。6月15日,研究團隊在《自然》雜誌上在線發表了題為「基於糾纏的千公裡級安全量子加密」的研究論文。《自然》雜誌發布了題為「基於衛星的遠距離安全通信」的新聞稿加以推介。
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    2、但在短期由於成本因素,加上現有經典通信的保密協議已足夠保證商用和民用的安全性,量子通信的商業參與度不高,企業參與的積極性不強,這將局限短期市場規模。3、同樣由於以上原因,量子通信的高效性尚需商業和民用參與度提高之後才可以得到顯現。如同戰壕的出現已足夠阻擋單兵的衝鋒,守方無意再修築堡壘。直到坦克(量子計算)的出現,堡壘(量子通信)的建設才有可能爆發。
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    烽火,就是古代的一種通信技術,利用在高臺上燃燒乾柴產生的煙柱,能瞬間傳訊百裡,常用於傳遞緊急軍情等重要情報。這種技術信息量小,不足以傳遞複雜情況,但通過改變點燃烽火的數量以及燃燒不同的物質,它仍能在一定程度上實現秘密通信。唐代李筌所著的《神機制敵太白陰經》曾記載:每夜平安舉一火,聞警鼓舉二火,見煙塵舉三火,見賊燒柴籠。
  • 「墨子號」量子衛星無中繼千公裡量子保密通信
    該實驗不僅將以往地面無中繼量子保密通信的空間距離提高了一個數量級,並且通過物理原理確保了即使在衛星被他方控制的極端情況下依然能實現安全的量子通信,取得了量子通信現實應用的重要突破量子通信原則上提供了一種無條件安全的通信方法,但是要從實驗室轉移到廣泛的應用領域,需要解決兩個主要問題,即真實條件下的安全性問題和長距離傳輸問題。經過國際學術界三十多年的努力,現場點對點光纖量子密鑰分發的安全距離達到了100公裡左右。在當前的技術水平上,使用可信中繼可以有效地擴展量子通信的距離。
  • 量子通信現實應用取得重要突破 實現世界首次千公裡級量子糾纏密鑰...
    央視網消息 :15日,中國科學院舉行新聞發布會,介紹了世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」研究取得的最新進展。中國科學技術大學潘建偉院士團隊,聯合牛津大學等國內外團隊,在國際上首次實現千公裡級基於糾纏的量子密鑰分發,取得了量子通信現實應用的重要突破。
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    該實驗成果不僅將以往地面無中繼量子保密通信的空間距離提高了一個數量級,並且通過物理原理確保了即使在衛星被他方控制的極端情況下依然能實現安全的量子通信,取得了量子通信現實應用的重要突破。6月15日,國際著名學術期刊《自然》雜誌上在線發表了這一研究成果 。
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    量子通信是一種新型通信方式,是在光傳播的狀態下可測量發送和接收的光信號的特定頻率的狹義量子基態的能量演化的多重態的糾纏態通信,包括向不同方向發送光,只要有一個方向是穿透了的,就可以達到分布式的量子糾纏態。