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[導讀]此次(ci)我(wo)國開世界之先河發射量(liang)(liang)子通信(xin)衛(wei)星，而不(bu)是傳統的(de)光纖網絡，主要(yao)因為基于衛(wei)星等航天器的(de)空間量(liang)(liang)子通信(xin)，比基于地面光纖傳輸的(de)量(liang)(liang)子通信(xin)具有(you)不(bu)可比擬的(de)優勢。

8月16日凌晨，我國第一顆量子通信衛星“墨子號”在 甘肅酒泉衛星中心發射成功，它由中國科學技術大學和中科院上海技術物理研究所共同研制，是世界上首顆能夠實現衛星和地面之間量子通信的衛星。

量(liang)子通(tong)信(xin)安(an)全性強

在科技信息化高速發展的今天，出門可以不用帶錢，不用帶卡，不用帶相機，帶上手機就能直接微信支付寶支付，就能拍照留念。但承載你幾乎全部信息的手機一旦將你的秘密暴露出去，后果不堪設想。如此一來，越來越多的人意識到信息安全的重要性。

但傳統通信受傳播網的限(xian)制，不僅傳輸(shu)用時長，而(er)且(qie)容易被截(jie)獲(huo)。即使想要(yao)繼續往后(hou)發展，速度(du)可(ke)能會(hui)變(bian)快，但還是要(yao)通過電話(hua)線(xian)、無線(xian)電、光纖等通信設備，這樣信息被截(jie)獲(huo)、竊(qie)聽的風(feng)險依(yi)舊(jiu)很高。

而量子通信具有絕對的安全性。而量子通信的安全性有賴于量子糾纏和量子秘鑰。

量(liang)子(zi)糾纏是指，在微(wei)觀(guan)(guan)世界里，有(you)共同來源的(de)兩個(ge)微(wei)觀(guan)(guan)粒(li)子(zi)之間(jian)存在著糾纏關(guan)系，不管它們相距多(duo)遠，只要一(yi)個(ge)粒(li)子(zi)狀(zhuang)態發生變化，另一(yi)個(ge)粒(li)子(zi)狀(zhuang)態也(ye)會發生相應變化，即兩個(ge)或(huo)兩個(ge)以(yi)上(shang)的(de)穩(wen)定粒(li)子(zi)間(jian)會有(you)強的(de)量(liang)子(zi)關(guan)聯。比如，如果我們將兩個(ge)糾纏的(de)微(wei)觀(guan)(guan)粒(li)子(zi)比作兩張(zhang)白(bai)紙，量(liang)子(zi)糾纏就是指，當在其中一(yi)張(zhang)白(bai)紙被寫上(shang)字的(de)時候，就算(suan)兩張(zhang)白(bai)紙相隔幾億光年，另一(yi)張(zhang)白(bai)紙上(shang)也(ye)會出現第一(yi)張(zhang)白(bai)紙上(shang)寫下的(de)字。

因為存在糾纏關系的兩個光量子無論相距多遠，只要一個發生變化，另一個也會瞬間發生變化。量子保密通信就是利用這個特性實現的，即基于量子糾纏態的理論，通過量子密鑰傳輸和量子隱形傳態的方式實現信息傳遞。

量(liang)子密(mi)(mi)鑰(yao)是實現通(tong)信保(bao)密(mi)(mi)的(de)(de)重要法(fa)門。用具有量(liang)子態的(de)(de)物質作為傳(chuan)輸過程(cheng)中的(de)(de)密(mi)(mi)碼，在傳(chuan)遞信息的(de)(de)過程(cheng)中，量(liang)子密(mi)(mi)鑰(yao)如(ru)果(guo)被截(jie)獲，其(qi)自身狀態會(hui)立刻(ke)發生(sheng)改變，截(jie)獲量(liang)子密(mi)(mi)鑰(yao)的(de)(de)人得到的(de)(de)只是無效(xiao)信息，而信息的(de)(de)合(he)法(fa)接收者也能立刻(ke)察覺，隨(sui)后(hou)就(jiu)會(hui)有一把新的(de)(de)密(mi)(mi)鑰(yao)被傳(chuan)送，知道(dao)準(zhun)確接收。

有了量子糾纏和量子秘鑰就可以保證信息的保密性，無論相隔多遠，傳輸的兩端都緊緊糾纏在一起，保證傳輸的安全，不被截獲。

而量子又(you)是光的最小粒子，單(dan)個(ge)光量子在傳輸(shu)信息(xi)的時候具有不可(ke)(ke)分割和不可(ke)(ke)被精確復制(zhi)兩大特性，從(cong)而能(neng)保證信息(xi)的不可(ke)(ke)竊聽和不可(ke)(ke)破解(jie)，所以哪怕黑客手段再強(qiang)，也束手無策。

傳統通信在強大的量子通信面前，就像是“裸奔”。中國科學技術大學教授潘建偉此前在接受某媒體采訪時表示，同時該量子科學實驗衛星將配合多個地面站實施，星-地量子糾纏分發、地-星量子隱形傳態、同時也要進行星-地量子密鑰分發等實驗。在實現一系列量子通信科學實驗目標的同時，嘗試與地面光纖量子通信網絡連接，為未來覆蓋全球的天地一體化量子通信網絡建立技術基礎。

量子(zi)衛星有不可比擬優勢

我們都經歷過，所謂“信號不好”的尷尬。你在電話的另一端口若懸河，另一端只有“我聽不見”的回應。所以傳統通信網絡每次升級革新，時延都會是改革創新的重點。

但量(liang)子通(tong)信(xin)(xin)由于量(liang)子糾(jiu)結的特性，能(neng)夠(gou)攜帶海量(liang)信(xin)(xin)息，超越(yue)時(shi)(shi)空(kong)進(jin)行遠距離通(tong)信(xin)(xin)。同(tong)時(shi)(shi)速(su)度(du)很(hen)快，對比于傳統光纖通(tong)信(xin)(xin)，幾乎達到零時(shi)(shi)延(yan)。科學實(shi)驗證實(shi)，創造兩個(ge)互(hu)相糾(jiu)纏的光量(liang)子以后，哪怕將它(ta)們分開(kai)很(hen)遠，也可(ke)以通(tong)過測量(liang)其中一(yi)個(ge)的狀(zhuang)態來得(de)知(zhi)關(guan)于另一(yi)個(ge)的信(xin)(xin)息。同(tong)時(shi)(shi)量(liang)子信(xin)(xin)息傳遞的過程不會為任(ren)何障礙所阻隔，所以完全環保，不存在(zai)任(ren)何電(dian)磁輻射污染。

此次我國開世界之先河發射量子通信衛星，而不是傳統的光纖網絡，主要因為基于衛星等航天器的空間量子通信，比基于地面光纖傳輸的量子通信具有不可比擬的優勢。

首先是(shi)在(zai)同樣(yang)距離下(xia)，光(guang)子(zi)在(zai)光(guang)纖中的(de)損耗遠高(gao)于自由(you)空(kong)(kong)間(jian)的(de)損耗。因為光(guang)子(zi)在(zai)自由(you)空(kong)(kong)間(jian)的(de)損耗主要來自光(guang)斑的(de)發散(san)，大氣對光(guang)子(zi)的(de)吸收和(he)散(san)射遠小于光(guang)纖。其次(ci)受到地(di)面條件的(de)限制，很(hen)多地(di)方無法鋪設(she)量(liang)子(zi)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)專用光(guang)纖。因此想(xiang)建設(she)覆蓋全(quan)球的(de)量(liang)子(zi)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)網絡(luo)，必須依賴多顆量(liang)子(zi)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)衛星。最后(hou)這(zhe)種全(quan)新(xin)的(de)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)方式傳輸(shu)的(de)量(liang)子(zi)態信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)息可以攜帶海量(liang)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)息，這(zhe)是(shi)普通(tong)衛星純屬和(he)光(guang)纖傳輸(shu)無法做到的(de)，甚至是(shi)還在(zai)未來時空(kong)(kong)的(de)5G也望塵莫(mo)及。

據了解，此次衛星經過前期準備，于2011年立項的。十二五期間，在國家的支持下做了很多研究，取得良好進展，初步在城域網上有了良好運用。此次“墨子一號”成功發射，建設以4個量子通信地面站和1個空間量子隱形傳態實驗站為核心的空間量子科學實驗系統后，我國還將繼續發射“墨子二號”、“墨子三號”，形成量子星群。力爭在2030年前后率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡。

此(ci)次中國成功發(fa)射量子(zi)衛星讓國外也大為(wei)震驚。因為(wei)國外對量子(zi)通(tong)信的優勢認可度十分高(gao)。據悉，對于此(ci)次量子(zi)衛星成功發(fa)射，美(mei)國和(he)俄羅斯專(zhuan)家(jia)表示，量子(zi)通(tong)信是確(que)保信息安全和(he)防御黑客的最(zui)好選擇。

此(ci)次(ci)國際競跑 中國領頭(tou)

由于量子通信的不可抗拒的魅力，不僅中國加速研發的腳步，國外許多發達國家也摩拳擦掌，準備在“量子革命”中搶占一席之地。今年，歐美紛紛提出“第二次量子革命”計劃，加大基礎研究和產業發展方面的投入。

據(ju)了解，今年3月，歐盟(meng)委員會(hui)發布《量(liang)(liang)子(zi)(zi)宣言(草(cao)案)》，計劃(hua)在2年內斥10億歐元，支撐量(liang)(liang)子(zi)(zi)技術(shu)項目研發。其中在量(liang)(liang)子(zi)(zi)通(tong)信(xin)方面，規劃(hua)5年內突破量(liang)(liang)子(zi)(zi)中繼器核心技術(shu)，實(shi)現點對(dui)點安全量(liang)(liang)子(zi)(zi)通(tong)信(xin)。10年內實(shi)現遠距離量(liang)(liang)子(zi)(zi)網絡、量(liang)(liang)子(zi)(zi)信(xin)用卡應用等，目標融合量(liang)(liang)子(zi)(zi)通(tong)信(xin)與經典通(tong)信(xin)，“保(bao)衛歐洲互聯網安全”。

美國國家科學技術委員會(NSTC)在7月份，發布了《推進量子信息科學：國家的挑戰與機遇》的報告。報告中，美國國家科學技術委員會表示特別重視看量子通信技術的研發，并且對量子通信的未來看到很大價值。同時將“量子躍遷”作為“6大科研前沿”之一，認為人類正站在下一代量子革命的門檻上，量子力學正在導致變革性技術，必須加大投入，早日跨進量子通信的大門。

美(mei)國政府也在(zai)官網(wang)發文，督(du)促學(xue)術(shu)界(jie)、工業界(jie)和政府盡快就量子(zi)信息(xi)科學(xue)(QIS)議(yi)題進行交流，以保證量子(zi)信息(xi)研發的關鍵需(xu)求得到滿足(zu)。目(mu)前，美(mei)國科技公司谷歌、IBM等已經在(zai)量子(zi)計算機領域(yu)有所(suo)投(tou)入。

加拿大在量子通信領域投入很大心力。據《Nature》新聞雜志報道，加拿大的科研團隊正提出在地面生成糾纏光子對，然后將其中部分發射至重量不到30公斤的微型衛星上。

此(ci)次世界上首顆量子(zi)衛(wei)星“墨子(zi)號”成功在中(zhong)國發射，毫無(wu)疑(yi)問確立(li)了(le)雖然我國量子(zi)通(tong)信研(yan)(yan)究的“領頭軍”地(di)位(wei)。但距(ju)量子(zi)通(tong)信徹底走(zou)到生(sheng)活(huo)中(zhong)，至(zhi)少(shao)還(huan)有10-20年的時(shi)(shi)間，業內人士認為，應盡(jin)早啟(qi)動國家量子(zi)科研(yan)(yan)重(zhong)大專項、組建量子(zi)信息國家實(shi)驗室，以(yi)保(bao)持(chi)我國的量子(zi)科研(yan)(yan)優勢(shi)地(di)位(wei)。同時(shi)(shi)量子(zi)通(tong)信的研(yan)(yan)發也(ye)要和(he)運營(ying)商(shang)(shang)(shang)、廣電(dian)系統等(deng)形成聯盟(meng)，同時(shi)(shi)合(he)(he)作(zuo)伙伴中(zhong)也(ye)要有用戶、網絡運維(wei)方、云服務器(qi)提供商(shang)(shang)(shang)、設備(bei)供應商(shang)(shang)(shang)等(deng)。只有重(zhong)視合(he)(he)作(zuo)，才能(neng)推動量子(zi)通(tong)信加速形成產業化，在國際競跑中(zhong)保(bao)持(chi)常勝地(di)位(wei)。

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