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中國量子通信領跑世界 “墨子號”衛星提前實現目標

2017-08-10 16:02中國投資咨詢網 A-A+

  日前,中國科學院在京召開新聞發布會,宣布“墨子號”量子科學實驗衛星提前并圓滿實現全部三大既定科學目標,為我國在未來繼續引領世界量子通信技術發展和空間尺度量子物理基本問題檢驗前沿研究奠定了堅實的科學與技術基礎。

  由中國科學技術大學潘建偉教授領銜的中國科學院聯合研究團隊利用“墨子號”量子科學實驗衛星,在國際上首次成功實現了從衛星到地面的量子密鑰分發和從地面到衛星的量子隱形傳態。這是繼先前在國際上率先實現千公里級星地雙向量子糾纏分發和量子力學非定域性檢驗之后,我國科學家利用“墨子號”量子衛星實現的空間量子物理研究另外兩項重大突破。

  此次圓滿完成的星地高速量子密鑰分發實驗和地星量子隱形傳態實驗,使得安全通信速率比傳統技術提升萬億億倍,為構建覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了堅實的科學和技術基礎,并向空間尺度的量子物理和量子引力的實驗探索邁出了第一步。同時,也標志著我國量子通信領域的研究在國際上達到全面領先的優勢地位。據悉,兩項成果擬于8月10日同時在線發表于國際權威學術期刊《自然》雜志上。

  延伸閱讀

  量子衛星三大科學目標圓滿實現

  作為世界首顆量子科學實驗衛星,“墨子號”自去年發射以來就一直備受關注。近日,中國科學院舉行新聞發布會,宣布“墨子號”量子衛星預先設定的三大科學目標全部提前圓滿實現,這一重大成果今天(10日)在國際權威學術期刊《自然》在線發表。

  2016年8月16日,由我國科學家自主研制的世界首顆量子科學實驗衛星成功發射,瞄準了量子研究領域最前沿的三大科學目標。在中國科學院新聞發布會上,量子衛星首席科學家潘建偉介紹,繼今年6月實現千公里級量子糾纏分發后,我國科學家在國際上首次成功實現了衛星和地面之間的量子密鑰分發和量子隱形傳態,標志著“墨子號”預先設定的三大科學目標全部圓滿完成。

  量子衛星首席科學家 中科院院士 潘建偉:我們也非常開心,我們預想中兩年里完成的科學實驗任務,其實一年就已經完全完成了。

  被稱為“幽靈粒子”的量子,是指構成物質的最小單元,分子、原子、光子等微觀粒子都是量子的表現形態。由于量子具有疊加和糾纏等很多神奇特性,量子理論已經催生了很多革命性的技術,比如晶體管、激光器,甚至最前沿的量子通信和量子計算,而量子科學研究也成為國際最前沿的探索領域。經過十多年研究部署,中國科學院潘建偉研究團隊聯合國內多家科研機構,在去年成功發射了世界首顆量子科學實驗衛星,引起了國內外廣泛關注和高度評價。在軌運行僅一年時間,“墨子號”就提前完成了全部預先設定的三大科學目標,為我國繼續引領世界量子通信技術發展奠定了堅實的基礎。

  《自然》物理科學主編 卡爾·齊姆勒斯:這兩篇論文的發表意味著潘建偉教授和他的研究團隊順利完成了三項量子實驗的展示,這些實驗將會是全球任何基于空間的量子網絡的核心組成部分。正因為有了這些努力,該研究團隊才能夠將應用型量子通信技術方面的研究提升到如此的天文高度。(央視記者帥俊全 徐進 何續亮 )

  詳解“墨子號”神奇使命

  在衛星和地面之間這么遙遠的距離進行量子實驗,這在人類歷史上也是首次。那么,“墨子號”量子衛星和地面五大臺站一起配合實現的三大科學目標究竟是什么呢?

  量子密鑰分發 遠距離保密通信

  量子衛星的第一個任務就是量子密鑰分發,通俗地說就是量子保密通信。也就是意味著衛星在軌運行過程中,它會將不同的單光子束分別發送到北京的興隆站和新疆的南山站,然后地面的工作人員會將接收到的光子進行測量,從而約定密碼,最終以實現遙遠兩地之間絕對安全的量子保密通信。

  量子糾纏分發 驗證超遠距離作用

  量子衛星的第二個實驗就是量子糾纏分發。實驗中,衛星會制備出一對糾纏光子,然后把它們分別發送到位于云南的麗江站和青海的德令哈站。根據量子的糾纏理論,雖然這兩個量子的狀態不斷變化,而且是不確定的,但只要測量其中的一個光子,也就知道了另外一個光子的狀態,形象地說就好像是雙胞胎的心靈感應。實驗人員同時對這兩個接收到的光子進行獨立測量,從而以驗證愛因斯坦所說的這種 “幽靈般的超遠距離作用”是否真的存在。

  量子隱形傳態 量子世界的時空穿越

  時空穿越一直是人類的夢想。在量子世界中,這種時空穿越的現象真的存在,這就是量子衛星要進行的第三個實驗——量子隱形傳態。顧名思義,就是用隱形的方式傳輸量子的狀態。實驗中,科研人員會在地面的實驗站制備出一對糾纏光子,一個留在地面,一個發送到衛星上。與此同時,科研人員還會再制備出第三個光子,讓它和地面的光子發生新的糾纏。按照量子的理論,在地面的兩個光子糾纏在一起的同時,天上的光子不再和地面的光子糾纏,反而會呈現出地面上第三個光子的狀態,就好像把地面的第三個光子瞬間傳送到了空中。“墨子號”衛星提前實現全部既定科學目標

來源:光明科技 關鍵詞:中國 量子通信 衛星 科學
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