| cyqdesign |
2017-06-19 16:09 |
中國墨子號衛(wèi)星首次實現(xiàn)1200公里量子糾纏
在量子加密通信的研究領(lǐng)域，如何長距離傳輸糾纏光子一直是個很大的難題。不過最近我國的科學家們，利用去年八月發(fā)射的墨子號量子衛(wèi)星，在這件事上取得了一些突破。研究者們成功從太空中，往相距約 1200 公里的云南麗江和青海德令哈地面站發(fā)送了糾纏光子對。 -/qrEKQ0U?
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去年年底的某個晴朗的夜晚，一個綠色的星點出現(xiàn)在中緬邊界的地平線附近。正在麗江郊外觀測站的物理學家，中國科技大學教授陸朝陽觀測到了這一現(xiàn)象，他說：“這很像一個非常明亮的綠色星體。” FS}z_G|4]
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陸教授和他的同事們必須趕快采取行動。因為那個綠色星體其實是來自于 300 英里上空正在運行的衛(wèi)星發(fā)出的一道激光，它就像一個燈塔預(yù)示著太空飛行器的位置。激光點在空中快速移動著，10 分鐘后就會消失在地平線中。所以這個由中國的多個科學機構(gòu)研究者組成的團隊，正在用望遠鏡緊緊盯著這道綠光，努力捕捉著其中最重要的東西：這個衛(wèi)星上由特殊晶體制造的一種微妙的單一紅外光子。最終他們過濾掉綠光，鎖定了他們的“獵物”——一個過去從未發(fā)出射過的量子信號。 w8i!Qi#y5D
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這項實驗是量子密碼這種新技術(shù)中的一次關(guān)鍵測試。量子密碼就是像光子這樣的量子傳輸安全信息的技術(shù)。但是眾所周知，脆弱的量子不易進行傳遞，如果你試圖利用光纖來傳遞它們，超過 150 英里后，信號就會失效，這種性質(zhì)使得量子密碼在全國或者世界范圍內(nèi)傳遞消息時起不到什么作用。 HKkf+)%)x
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所以科學家們一直在研究如何利用衛(wèi)星來進行長距離的量子傳送。但是在此之前，還沒有人做到如此遠的距離。在這項實驗中，中國科學家在兩個相距 750 英里的地面站點和衛(wèi)星之間傳遞單一光子，創(chuàng)造了距離最遠的新記錄（兩站分別是青海德令哈站和云南麗江高美古站，兩站距離1203公里）。參與這項工作的巴黎量子計算中心副主管 Eleni Diamanti 說：“這個實驗對擴展遠距離量子溝通網(wǎng)絡(luò)來講擁有里程碑式的意義，這毫無疑問。” 1X*T219o
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去年 8 月，在戈壁灘的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，中國發(fā)射了造價一億美元的量子衛(wèi)星“墨子號”，專門用來進行空間級別的量子實驗。該衛(wèi)星上搭載了一套復(fù)雜的激光系統(tǒng)、反射鏡面系統(tǒng)和一中特殊的晶體，當激光反射在晶體上時，它會創(chuàng)造出一對處于糾纏態(tài)的光子。晶體一次可以制造 6 百萬對光子，但是地面上的兩個站點每秒只能探測到大約一對光子。陸教授說：“這項任務(wù)非常具有挑戰(zhàn)性，類似于你在 300 米外觀察一根頭發(fā)�！� k#(c Z
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陸教授和他的同事們認為，量子密碼技術(shù)會成為未來一種良好的加密工具，其工作原理是這樣的：首先，測量光子的性質(zhì)，得到一串由 0、1 組成的密鑰，接著利用這串密鑰加密你的信息并將其發(fā)送給特定的接收者。如果黑客想要在傳輸中竊取這串密鑰，根據(jù)測不準理論，量子將會在竊取的瞬間改變密鑰數(shù)字。想象薛定諤的貓，當你沒有觀察它時，它既生又死，而你一旦觀察它，它就會表現(xiàn)出生或者死的一個狀態(tài)。同樣的，偷竊的黑客會瞬間改變構(gòu)成密鑰的光子的狀態(tài)，所以理論上，在理想狀態(tài)下，這串密鑰絕對不會被竊�。ìF(xiàn)實中的硬件設(shè)備并不完美，探測器在探測連續(xù)單一光子時表現(xiàn)不佳，這可能讓我們誤以為信息被竊取了，黑客也可以通過發(fā)射強光來追蹤你的探測器）。 N96BWgT
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