美国和俄罗斯都没干成的事！中国发射全球首颗量子科学实验卫星！

8月16日凌晨,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。这颗以中国古代科学家墨子命名的“墨子号”卫星,带着探索星地量子通信的使命升空,将继续为中国和世界的前沿科技“探路”。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

量子通信:无条件安全的通信方式

一直以来,对于信息加密技术的研究从来就没有停止过步伐,古代,人们用在信封上滴蜡盖上火印的方法,但这仍然无法防备其他人拆开、读完再复原。现代,人们用电磁波传递秘密,但“音量”再低,也防不住精细的窃听。现今,科学家设法将“音量”调低到如此程度:只依靠一颗颗光子,任何窃密者去测量都会破坏它,从而被发现。信息微弱到了极限——量子级别,再小心的读取都会彻底改变它,而不可能只改变一点点。这就是量子通讯的保密原理。

可以说量子通信是迄今唯一被严格证明为无条件安全的通信方式。量子不可分割、不可克隆,所以能保证加密内容不被破译,可以从根本上保障信息安全、保护全人类的隐私。理论上绝对安全的通信一旦实现,政府、军队和银行,乃至全社会都将获益。

改变生活:或15年后走进中国百姓家

量子通信的应用前景,就像电话的普及过程一样,将逐步进行,蔚为可观。首先,量子通信可能会应用于国防、金融、政务、科学研究等,之后会在大众中广泛应用。

量子科学实验卫星工程首席科学家潘建伟猜测,5年左右很多机要部门开始用,10年左右金融业、银行等大机构开始使用,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。”

他并表示,这需要一个过程,依赖于量子通信网络的建设,应用成本也会逐渐下降。

影响世界:多国望与中国共建“量子星座”

虽然量子科学实验卫星成功发射,但从长远来看,“要实现全球化量子通信还需要长期的努力,特别是需要多颗卫星的组网”,量子科学实验卫星科学应用系统总师兼卫星系统副总师彭承志表示,“这条征途没有尽头”。

也因此,中国以开放的姿态欢迎全球合作。“我们非常高兴地同意了奥地利方的请求,共同就北京到维也纳之间的洲际量子通信进行实验合作,中方并决定向全球开放载荷的相关数据”,潘建伟介绍称。

他表示,德国和意大利也非常希望继奥地利后加入中国团队的实验,在探索全球量子通信组网建设、“量子星座”建设中与中方展开合作。“协议目前已经走完了相关的流程,近期就将进行签署。”

“毕竟,科学也是面向全世界的,中国的量子卫星走在世界前列之后,可以引领整个学术界在这个方向开展研究,为人类贡献中国智慧”,潘建伟说。

“墨子号”量子卫星的主要科学目标是借助卫星平台,进行星地高速量子密钥分发实验,并在此基础上进行广域量子密钥网络实验,以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破。同时,在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验,开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。它不仅将助力于我国国家信息安全,还有望推动我国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破,对于推动我国空间科学卫星系列可持续发展具有重大意义。

该量子卫星由我国自主研发,突破了一系列高新技术,如高精度跟瞄、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等工程级关键技术,卫星设计寿命为两年。同时还建设了以4个量子通信地面站和1个量子隐形传态实验站为核心的天地一体化量子科学实验系统。

“墨子号”量子卫星是中国科学院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一,也是该专项完成发射的第三颗科学卫星。此前,暗物质粒子探测卫星“悟空”和微重力科学实验卫星“实践十号”已成功发射并执行科学任务。

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