毫無疑問,美國的量子通信技術一直領先世界,取得傲人的成績。不過近日,在美國的科學大會上,中國墨子號的研發團隊被授予2018年度克利夫蘭獎。這個科學獎項設立了好幾十年,但至今中國的科學衛星實驗團隊才獲得該獎項,終於為祖國揚眉吐氣。去年2018年我國的量子衛星實驗測試也取得不錯的成績,並且列入美國的物理領域的十大重要進展。
一、量子通信技術的定義
量子通信是在量子糾纏的效應下進行通訊的方式。在近二十年來,它迅速發展逐漸形成了新的領域,它的安全高效的信息傳輸特點受到人們的關注。將量子力學領域和通訊技術領域結合,量子通信必將成為信息科學的研究熱點。
二、量子通信的發展
在1993年6位來自不同國家科學家,實現了量子的隱形傳送的方法:在另一個地方將某個不知道的量子進行傳送,原來的粒子仍舊留在原處。 通俗易懂的打個比方,就是兩個不同的實體存在某種特定的聯繫,即便在不同的區域以及空間,這種特定的聯繫也一定存在,不會消失。糾纏的量子就存在這樣的原理,科學家運用量子態對其信息機進行複製,只要將粒子添加到別的量子態上,就能讀取到另一個量子的信息。我們制定這樣的方案,有利於人們對大自然的了解。因為量子就是承載信息的載體,在量子態的基礎上人們實現了大容量傳輸,提高通訊的安全性。
愛因斯坦曾經堅決反對量子糾纏理論,甚至對其嗤之以鼻。根據量子力的描述,無論多遠的兩個糾纏狀態的粒子,都能「感知」和影響對方的狀態。好幾十年了,物理學家不斷試圖驗證這個想法是否真實,以及產生這種現象的原因。筆者對於這個現象做個形象的解釋,就是被糾纏的物體釋放了不明粒子或其他不可眼睛看見的信息來運行某種高速信號,並且對夥伴產生了影響。在此之前,已經有物理學家在物理領域中證實某種隱藏的信號的存在,打消了人們對於這種隱藏的信號的種種疑問。不過,始終有一個問題沒有證明,這種為止的信號運行的速度是否會超過光速。
為了證實這樣的可能性,來自瑞士的科學家著手進行一對又一對的相互糾纏光子進行研究。開始的時候,研究人員拆散光子;再次,瑞士電信公司通過提供的光纖像兩個村莊接收站輸送,接受的地方距離18公裡。通過這樣的方式,研究人員能夠隨時確定通過探測器光子的顏色。最後,接收站對傳來的相互糾纏的光子分開後傳送到另一個接收站,二者仍在糾纏。這樣一來,通過分析預測一個光子,就可推測另一個光子的品質特點以及屬性。在實驗中,科學家只用一秒就可以將隱藏的信號接收到傳送站,這一傳送也確實接收以及檢測傳來的光子,那麼我們能推測,這些未知信號的傳輸速率至少是光速的10000倍。
在2008年一期的《自然》的雜誌上,瑞士的五位科學家向世界公布了運行成果。他們的證明也成為對物理學新的一個熱門話題。話題中提到了原子、電子等以及宇宙存儲著的各種微觀粒子,但與傳統的物理學理論不一樣,糾纏的量子會違背傳統物理學粒子運動的方式進行運動。根據量子力學理論,同一個發聲的
三、量子通信的前景
(1)改變生活:走進尋常百姓家
量子通信技術逐漸發展,科學家也不斷通過研究實踐,發現量子通信相對比傳統的方式,更加安全。雖然量子的信息以多種方式讀取,但最後只能以一種方式獲取。這一極大的特性減少匹配問題,加大傳輸的信息量。這項技術可以為五年內應用於機要部門,軍事武器的信息管理通訊,政府部門以及國家安全部門等,可以提高工作的安全性,保護國家機密。
十年後該技術可應用於銀行領域,金融行業以及各大銀行機構,保護數據的安全通訊,以及電子數據的安全信息不被洩露,人們的銀行帳戶的信息和賺錢存款更加方便安全。十五年後該技術也可應用於百姓家家戶戶,通過量子通訊,可以進行安全定位,同時又可以被應用到IT領域,那麼我國IT技術也會大大的提高,成為IT領域的主流通訊技術。
(2)對中國的影響
量子通信技術的發展,它的絕對安全性和傳輸的高效被很多國家重視。目前,我國收到奧地利國家的邀請,一起致力於研究該技術,我國決定把研究的數據向世界公開。
同時量子通信的加密技術,能過保護中國傳輸信息的安全,我國致力於研究,能夠極大維護我國國防的安全以及企業公司的信息安全,能夠極大地促進我國的生產力的發展,提升國家網絡的安全性。
所以筆者相信墨子號的成功發射,我國將進入量子通信新的領域,開發技術會更進一步。 科學是全人類的也是全社會的,我國致力於研究量子通信、量子衛星,最後可以在學術界展開各種討論研究,為全世界貢獻中國的力量與智慧。