“墨子號”發(fā)射 將為通信業(yè)帶來那些變革
時間:2016-08-17 15:43:09 來源：
8月16日凌晨，我國第一顆量子通信衛(wèi)星“墨子號”在 甘肅酒泉衛(wèi)星中心發(fā)射成功，它由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中科院上海技術(shù)物理研究所共同研制，是世界上首顆能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星和地面之間量子通信的衛(wèi)星。
量子通信安全性強(qiáng)
在科技信息化高速發(fā)展的今天，出門可以不用帶錢，不用帶卡，不用帶相機(jī)，帶上手機(jī)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(jī)一旦將你的秘密暴露出去，后果不堪設(shè)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(tǒng)通信受傳播網(wǎng)的限制，不僅傳輸用時長，而且容易被截獲。即使想要繼續(xù)往后發(fā)展，速度可能會變快，但還是要通過電話線、無線電、光纖等通信設(shè)備，這樣信息被截獲、竊聽的風(fēng)險依舊很高。ADSS光纜
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。
量子糾纏是指，在微觀世界里，有共同來源的兩個微觀粒子之間存在著糾纏關(guān)系，不管它們相距多遠(yuǎn)，只要一個粒子狀態(tài)發(fā)生變化，另一個粒子狀態(tài)也會發(fā)生相應(yīng)變化，即兩個或兩個以上的穩(wěn)定粒子間會有強(qiáng)的量子關(guān)聯(lián)。比如，如果我們將兩個糾纏的微觀粒子比作兩張白紙，量子糾纏就是指，當(dāng)在其中一張白紙被寫上字的時候，就算兩張白紙相隔幾億光年，另一張白紙上也會出現(xiàn)第一張白紙上寫下的字。
因?yàn)榇嬖诩m纏關(guān)系的兩個光量子無論相距多遠(yuǎn)，只要一個發(fā)生變化，另一個也會瞬間發(fā)生變化。量子保密通信就是利用這個特性實(shí)現(xiàn)的，即基于量子糾纏態(tài)的理論，通過量子密鑰傳輸和量子隱形傳態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)信息傳遞。
量子密鑰是實(shí)現(xiàn)通信保密的重要法門。用具有量子態(tài)的物質(zhì)作為傳輸過程中的密碼，在傳遞信息的過程中，量子密鑰如果被截獲，其自身狀態(tài)會立刻發(fā)生改變，截獲量子密鑰的人得到的只是無效信息，而信息的合法接收者也能立刻察覺，隨后就會有一把新的密鑰被傳送，知道準(zhǔn)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(yuǎn)，傳輸?shù)膬啥硕季o緊糾纏在一起，保證傳輸?shù)陌踩?，不被截獲。
而量子又是光的最小粒子，單個光量子在傳輸信息的時候具有不可分割和不可被精確復(fù)制兩大特性，從而能保證信息的不可竊聽和不可破解，所以哪怕黑客手段再強(qiáng)，也束手無策。
傳統(tǒng)通信在強(qiáng)大的量子通信面前，就像是“裸奔”。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)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(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星將配合多個地面站實(shí)施，星-地量子糾纏分發(fā)、地-星量子隱形傳態(tài)、同時也要進(jìn)行星-地量子密鑰分發(fā)等實(shí)驗(yàn)。在實(shí)現(xiàn)一系列量子通信科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的同時，嘗試與地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)連接，為未來覆蓋全球的天地一體化量子通信網(wǎng)絡(luò)建立技術(shù)基礎(chǔ)。ADSS光纜
量子衛(wèi)星有不可比擬優(yōu)勢
我們都經(jīng)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(yīng)。所以傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)每次升級革新，時延都會是改革創(chuàng)新的重點(diǎn)。
但量子通信由于量子糾結(jié)的特性，能夠攜帶海量信息，超越時空進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。同時速度很快，對比于傳統(tǒng)光纖通信，幾乎達(dá)到零時延?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，創(chuàng)造兩個互相糾纏的光量子以后，哪怕將它們分開很遠(yuǎn)，也可以通過測量其中一個的狀態(tài)來得知關(guān)于另一個的信息。同時量子信息傳遞的過程不會為任何障礙所阻隔，所以完全環(huán)保，不存在任何電磁輻射污染。ADSS光纜
此次我國開世界之先河發(fā)射量子通信衛(wèi)星，而不是傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡(luò)，主要因?yàn)榛谛l(wèi)星等航天器的空間量子通信，比基于地面光纖傳輸?shù)牧孔油ㄐ啪哂胁豢杀葦M的優(yōu)勢。
首先是在同樣距離下，光子在光纖中的損耗遠(yuǎn)高于自由空間的損耗。因?yàn)楣庾釉谧杂煽臻g的損耗主要來自光斑的發(fā)散，大氣對光子的吸收和散射遠(yuǎn)小于光纖。其次受到地面條件的限制，很多地方無法鋪設(shè)量子通信的專用光纖。因此想建設(shè)覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡(luò)，必須依賴多顆量子通信衛(wèi)星。最后這種全新的通信方式傳輸?shù)牧孔討B(tài)信息可以攜帶海量信息，這是普通衛(wèi)星純屬和光纖傳輸無法做到的，甚至是還在未來時空的5G也望塵莫及。
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