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它守护着你的秘密,从地球到太空的距离

2016-08-16 新华网思客

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摘要
 
新华网思客

  未来5~10年,机要部门、金融业、银行等机构开始使用,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。



 ▲2016年8月16日1时40分,我国成功将世界首颗量子卫星“墨子号”发射升空


  2016年8月16日1时40分,我国在酒泉卫星发射中心成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这是世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,旨在构建一个天地一体化的量子保密通信与实验体系。


  其实,在墨子号发射之前,中国就已经走在量子通讯的前沿了。发展量子通信技术的终极目标,是构建广域乃至全球范围内绝对安全的量子通信网络体系。


  而想建设覆盖全球的量子通信网络,必需依赖多颗量子通信卫星。“墨子号”量子科学实验卫星,就是未来一系列量子通信卫星的探路者。


地球之外也存在“远距离闹鬼”吗 


  墨子号的第一个任务是研究量子力学中的量子纠缠。


  听起来好厉害的样子。


  我们拿量子力学吉祥物“薛定谔的猫”来解释,也就是说,无论两只猫相距多远,即便在宇宙的两端,当A猫是“死”的时候,B猫必然是“活”;当A猫是“活”的时候,B猫一定是“死”。




  如果喵星人的语言你不懂,我们就请你和你的小伙伴按下图实际操作,这样“你是风儿我是沙,缠缠绵绵到天涯”的模式一定不会让人误会你脑子有病的。


  找一个和你超级合拍的小伙伴,穿上相反的颜色,在派对里分头行动。假如没人搭理(观测)你们,就尽情放松;但只要有人和你交流,一定要和你的小伙伴协调一致:ta朝左旋,你就朝右;ta挥右手,你就挥左手。——这就是你和ta的量子纠缠。




  这种跨越空间瞬间影响双方的量子纠缠,曾经被爱因斯坦嘲笑为“远距离闹鬼”(spooky action at a distance)。现在“世道变了”,一系列地面实验已经证明,“远距离闹鬼”真的存在。那么在空天领域,它是否也成立呢?墨子号上天,就将对这个方向进行验证。


没准儿也是“黑科技” 


  关于量子幽灵般的远距离感应的特性,最实际的应用就是量子通信。


  通常认为,量子通信分为两种,一种是量子保密通信(量子密钥分发);另外一种是量子隐形传态。


  量子保密通信,就好比一个人想要传递秘密给另外一个人,需要把存放秘密的箱子和一把钥匙传给接收方。接收方只有用这把钥匙打开箱子,才能取到秘密。


  没有这把钥匙,别人无法打开箱子,而且一旦这把钥匙被别人动过,传送者会立刻发现,原有的钥匙作废,再给一把新的钥匙,直到确保接收方本人拿到。利用量子不可克隆和不可分割的特性,就能实现无条件安全的通信方式。


  量子通讯卫星的大招叫“量子蜜月密钥分发”,其实就是一种加密通讯,跟发电报、网络支付没什么两样,只不过它生成和发送密码的时候利用了一丢丢的量子力学。


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