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  • 量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式,是近二十年发展起来的新型交叉学科,是新的研究领域。
图解:量子通信究竟是什么?和我们有啥关系?
来源:21世纪经济报道     发布时间:2016-08-22

还记得这样的场景吗?电影中,主人公走入一扇“任意门”,瞬间就穿越来到另一个空间……

在量子世界里,这或许不是幻想。就在今天凌晨,我国发射了全球首颗量子科学实验卫星。这颗以中国古代科学家墨子命名的“墨子号”卫星,带着探索星地量子通信的使命升空,将继续为中国和世界的前沿科技“探路”。

未来在轨运行的两年时间里,它将配合地面的五个台站,进行大量工作,并将帮助我们建立一个极其安全的全球通信网络。

中国空间量子卫星领军人物,中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士说,之所以起名“墨子”,因为墨子首先通过小孔成像实验发现了光是直线传播的,而且墨子也提出了某种意义上的粒子论。 “因此,光量子学实验卫星用这位中国先贤命名,我认为是很妥帖的。”

究竟什么是量子通信?

古往今来,人们对于信息加密的探索从未停止。古时候,人们在信封上滴蜡盖上火印,但仍防不住有人拆开、读完再复原。现代,人们用电磁波传递秘密,但“音量”再低,也防不住精细的窃听。

现今,科学家设法将“音量”调低到如此程度:只依靠一颗颗光子,任何窃密者去测量都会破坏它,从而被发现。信息微弱到了极限——量子级别,再小心的读取都会彻底改变它,而不可能只改变一点点。这就是量子通讯的保密原理。

连美国都无法破解的中国量子密钥技术究竟是什么?看看中科院的科普:

那么,量子科技和我们有什么关系?

“量子通信是迄今唯一被严格证明为无条件安全的通信方式。量子不可分割、不可克隆,所以能保证加密内容不被破译,可以从根本上保障信息安全、保护全人类的隐私。”量子科学实验卫星工程首席科学家潘建伟表示,理论上绝对安全的通信一旦实现,政府、军队和银行,乃至全社会都将获益。

(1)改变生活:或15年后走进中国百姓家

在潘建伟看来,量子通信的应用前景,就像电话的普及过程一样,将逐步进行,蔚为可观。“一开始,量子通信可能会应用于国防、金融、政务、科学研究等,之后会在大众中广泛应用。”

基于个人判断,他给出了一个量子通信技术普及的“时间表”:5年左右很多机要部门开始用,10年左右金融业、银行等大机构开始使用,15年的时间或许走进千家万户。“届时,每个人的家里、手机上或许都会有一个量子加密芯片,银行转款、电子账户等的涉密操作,都不用担心被盗用或者攻击。

美国主流网络媒体BI评选出量子计算机最令人激动的7大应用,它们或以这些方式改变世界:

1.提供更为精准的天气预报

量子计算机初创企业QxBranch的董事会成员雷伊·约翰逊(Ray Johnson)表示,量子计算机可以一次分析所有数据,向我们提供更好的模型,精准地显示恶劣天气会在何时何地出现。

2.药物发现过程更高效

而量子计算机可以绘制出数以万亿计的分子组合模式,并迅速确定最有可能生效的组合,这将大大节省研发成本和药物研发时间。

3.再也没有交通拥堵噩梦

量子计算机可以简化空中和地面交通控制的工作量,因为它们善于迅速计算出最佳路线。如果你计划公路旅行,期间要在10个不同的地方停留,普通计算机可能需要单独计算所有可能路线的长度,然后筛选出最佳路线。而量子计算机可以同时计算所有路线的长度,并以更快的速度筛选出最佳路线。

4.可加强军事和国防

5.安全的加密通信

6.加速太空探索

量子计算机可应付太空望远镜获得的更多数据,并发现更多系外行星,帮助迅速确认哪些行星最有可能适合生命生存。量子计算机甚至能够发现开普勒望远镜错过的系外行星。

7.机器学习和自动化

这听起来似乎令人觉得毛骨悚然,但像人类一样,量子计算机可从经验中吸取教训。它们可自我纠错,比如,量子计算机实际上可以修改出现乱码的程序代码。这一概念被称为机器学习,与Facebook新闻流会根据你的“点赞”而进行相应变化类似,只是更为复杂。

(2)影响世界:多国望与中国共建“量子星座”

虽然量子科学实验卫星成功发射,但从长远来看,“要实现全球化量子通信还需要长期的努力,特别是需要多颗卫星的组网”,量子科学实验卫星科学应用系统总师兼卫星系统副总师彭承志表示,“这条征途没有尽头”。

也因此,中国以开放的姿态欢迎全球合作。“我们非常高兴地同意了奥地利方的请求,共同就北京到维也纳之间的洲际量子通信进行实验合作,中方并决定向全球开放载荷的相关数据”,潘建伟介绍称。

他表示,德国和意大利也非常希望继奥地利后加入中国团队的实验,在探索全球量子通信组网建设、“量子星座”建设中与中方展开合作。“协议目前已经走完了相关的流程,近期就将进行签署。”

“毕竟,科学也是面向全世界的,中国的量子卫星走在世界前列之后,可以引领整个学术界在这个方向开展研究,为人类贡献中国智慧”,潘建伟说。

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