在保密通信領(lǐng)域，量子通信是迄今為止唯一被嚴(yán)格證明「無條件安全」的通信方式。通過量子通信，人們可以從根本上解決國防、金融、政務(wù)等領(lǐng)域的信息安全問題。量子通信被認(rèn)為是最有可能引發(fā)軍事、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)領(lǐng)域又一次關(guān)鍵技術(shù)革命的領(lǐng)域。
量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在軌示意圖。中科院國家空間科學(xué)中心提供
天地一體聯(lián)接亞歐
中國制造的首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星預(yù)計(jì)本月中旬在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空。如果這顆衛(wèi)星成功發(fā)射，中國將成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間量子通信的國家。未來，中國還將構(gòu)建一個(gè)天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。按規(guī)劃，中國預(yù)計(jì)在2020年實(shí)現(xiàn)亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發(fā)，屆時(shí)聯(lián)接亞洲與歐洲的洲際量子通信網(wǎng)也將建成。
三大任務(wù)全球首次
吳季表示，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在軌期間要完成三大任務(wù)。包括衛(wèi)星和地面絕對安全量子密鑰分發(fā)、驗(yàn)證太空貝爾不等式和實(shí)現(xiàn)地面與衛(wèi)星之間量子的隱形傳態(tài)，這些科學(xué)目標(biāo)都是非常前沿的。日本現(xiàn)準(zhǔn)備做單方向的量子密鑰傳輸，加拿大也有類似計(jì)劃，歐洲在地面上已經(jīng)將量子糾纏分發(fā)做到了接近100公里，「但在太空進(jìn)行量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)，中國將是第一個(gè)」。
發(fā)射接收超高精度
上述這些實(shí)驗(yàn)，都將通過中國自主研發(fā)的星地量子通信設(shè)備完成。用盡量通俗的語言形容是，量子通信設(shè)備能夠產(chǎn)生經(jīng)過編碼的、甚至是糾纏的光子并發(fā)射到地面上，與之對接的地面系統(tǒng)則負(fù)責(zé)「接收光子」，而這種被稱為「針尖對麥芒」的光子的發(fā)射和接收需要超高精度的瞄準(zhǔn)、捕獲和跟蹤。
已經(jīng)在地面上進(jìn)行過的量子通信實(shí)驗(yàn)，為何還要在太空中進(jìn)行？吳季表示，在地面上的實(shí)驗(yàn)，傳遞的距離受到限制，這令實(shí)驗(yàn)尚存在一些爭議。到太空做實(shí)驗(yàn)就是要把一對糾纏的光子拉得特別遠(yuǎn)，超過1,000公里?！高@個(gè)實(shí)驗(yàn)如果能做成功，對基礎(chǔ)科學(xué)會(huì)有很大的影響，所以非常值得做?！箙羌菊f，衛(wèi)星在飛行的過程中，所攜帶的2個(gè)激光器要分別瞄準(zhǔn)2個(gè)地面站，向2個(gè)方向同時(shí)傳輸糾纏量子對。中國科研人員采用一系列創(chuàng)新技術(shù)，使得量子衛(wèi)星的對準(zhǔn)精度可達(dá)普通衛(wèi)星的10倍。中國的研制團(tuán)隊(duì)已在地面上做過模擬仿真實(shí)驗(yàn)，但還要到上天后才能知道最終成功與否。
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