2016年7月我國將發射世界首顆量子科學實驗衛星,並在世界上首次實現衛星和地面之間的量子明升88网址 ,構建天地一體化的量子保密明升88网址 與科學實驗體系。
量子明升88网址 的原理是什麼,如何實現信息的傳遞和加密?
量子理論被認為是繼牛頓經典力學後,人類科學的顛覆性發現。量子明升88网址 ,即利用量子糾纏效應,來傳遞信息。什麼是量子糾纏?通俗地說,就像心電感應。量子力學研究發現,宇宙中任何一個粒子都有「雙胞胎」,二者即使隔開整個宇宙的距離,也仍然一直保持同步同時同樣的變化。一對粒子同步同樣變化的狀態,就是量子糾纏態。處於量子糾纏的兩個粒子,無論分離多遠,它們之間都存在一種神秘的關聯。
利用這一原理,人們可以製備出一對糾纏粒子,把它們放在不同的位置,當這邊的粒子一動,對端的粒子立刻就接收到信息。這就是量子明升88网址 。
目前我們討論的「量子明升88网址 」,主要包含兩個應用方向:一是用量子技術取代目前技術(光纜)來傳遞信息;二是仍用目前技術傳遞信息,但信息加密的秘鑰用量子原理來分配、傳遞秘鑰。
量子明升88网址 的安全性如何?
量子保密技術被普遍認為是「理論上百分百不可破譯截獲」、「百分百安全」,主要基於兩個原理:海森堡測不準原理和量子不可複製原理。量子密碼明升88网址 傳遞的不是信息本身,而是傳遞密鑰,甲發送確定狀態的光子,乙採用收發器接收,而後甲乙互相對應光子狀態,一旦發現光子狀態改變,即可確認被竊聽。
但最大的難題是:光子會丟失。光子發射一段距離後就會衰減,若沒有中間站「在路上幫它調整狀態」,它就無法完成穿越。
因此,量子明升88网址 要解決的兩個基本問題就是:讓光子保持量子糾纏狀態的距離變得更長、讓光子傳輸的速度更快。在同等技術條件下,中間基站(或稱「節點」)的質量非常關鍵。
理論上,即使是量子計算機,也不可能破譯量子秘鑰,然而實際應用中,仍有許多因素可能導致秘鑰泄露。尤其是中間基站,需要先接收,再發送,容易存在被截獲的漏洞。
量子技術目前發展狀況如何?
目前,歐洲主攻傳輸中的中轉基站技術,美國主攻量子計算機的硬體,中國主攻長距離量子加密明升88网址 。總體而言,歐洲領先美國,而中國在實際應用方向走在前列。
今年7月,中國將發射首顆「量子科學實驗衛星」,這顆衛星將推動實現無光纖的空中明升88网址 。該衛星搭載量子密鑰明升88网址 機、量子糾纏發射機、量子糾纏源、量子試驗控制與處理機等有效載荷,可與地面上相距千公里量級的兩處光學站同時建立量子光鏈路。
量子衛星發射後,天地一體化量子科學實驗系統將投入正式運行,完成的科學實驗任務包括:星地高速量子密鑰分發、廣域量子明升88网址 網絡、星地量子糾纏分發以及地星量子隱形傳態等。
量子明升88网址 作為未來明升88网址 安全的關鍵技術,必將會大規模商用,為信息社會的發展提供可靠的安全保障。
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