衛星在被敵方控制?中國量子保密通信依然能夠工作!

2020-12-05 圖聞天下頭

前不久,北鬥升空,再次受到大家關注。此次第55顆北鬥衛星成功發射,標誌著北鬥系統完成全球組網,也意味著北鬥系統建設「三步走」戰略的第三步目標將在2020年實現。

衛星導航系統,被稱「大國之眼」,一日不自主研發成功就永遠別想抬起頭,站直腰。於是,一代代中國人歷經艱辛,矢志不渝,從1993拼到2020,中國北鬥終於建成。

而令人更為鼓舞的是,中國的「墨子號」取得量子通信重要成果!

日前,「墨子號」量子科學實驗衛星在國際上首次實現千公裡級基於糾纏的量子密鑰分發。該成果已發表於國際學術期刊《自然》雜誌。

該實驗成果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,並且確保了衛星在被他方控制的極端情況下依然能夠實現安全的量子通信,取得了量子保密通信現實應用的重要突破。

基於該研究成果發展起來的高效星地鏈路收集技術,可實現接收系統的小型化、可搬運,從而為衛星量子通信的規模化、商業化應用奠定基礎。

在物理王國裡,量子理論是一個百歲的「幽靈」,愛因斯坦也曾被它的「詭異」所困擾。  

在量子世界中,一個物體可以同時處在多個位置,一隻貓可以處在「死」和「活」的疊加狀態上;所有物體都具有「波粒二象性」,既是粒子也是波;兩個處於「糾纏態」的粒子,即使相距遙遠也具有「心電感應」,一個發生變化,另一個會瞬時發生相應改變……

正是由於量子具有這些不同於宏觀物理世界的奇妙特性,才構成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中,由於量子的不可分割、不可克隆和測不準的特性,所以一旦存在竊聽就必然會被發送者察覺並規避。

如果說地面量子通信構建了一張連接每個城市、每個信息傳輸點的「網」,那麼量子科學實驗衛星就像一桿將這張網射向太空的「標槍」。當這張縱橫寰宇的量子通信「天地網」織就,海量信息將在其中來去如影,並且「無條件」安全。

墨子號把量子糾纏用在了通信上,它發射兩個光子,比如說,一個放在北京,一個放在上海,2000多公裡的距離,其中的一個光子的狀態卻能根據另一個光子的狀態改變而改變。這切切實實地證明了量子力學學說的正確性呀。

量子通信系統的問世,點燃了建造「絕對安全」通信系統的希望。當前,量子通信的實用化和產業化已經成為各個大國爭相追逐的目標。

在量子通信的國際賽跑中,中國屬於後來者。經過多年的努力,中國已經躋身於國際一流的量子信息研究行列,在城域量子通信技術方面也走在了世界前列,建設完成合肥、濟南等規模化量子通信城域網,「京滬幹線」大尺度光纖量子通信骨幹網也即將竣工。

「墨子號」發射以後,如果效果達到預期,下一步還計劃發射「墨子二號」「墨子三號」。「單顆低軌衛星無法覆蓋全球,同時由於強烈的太陽光背景,目前的星地量子通信只能在夜間進行。要實現高效的全球化量子通信,還需要形成一個衛星網絡。」

未來,一個由幾十顆量子衛星組成的「璀璨星群」,將與地面量子通信幹線「攜手」,支撐起「天地一體」的量子通信網。

到2030年左右,中國力爭率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡。在此基礎上,構建信息充分安全的「量子網際網路」,形成完整的量子通信產業鏈和下一代國家主權信息安全生態系統。

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