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        從密電碼到量子通信

        2017-10-21 11:41:08
        科學24小時 2017年10期
        關(guān)鍵詞:傳態(tài)星地遠距離

        小時候看電影《紅燈記》,一個情節(jié)一直讓我記憶猶新:李玉和把密電碼放在圓桶形的飯盒里,表情嚴肅地告訴女兒鐵梅,一定要誓死保護好。那時我就十分好奇,密電碼是什么東西,一定要讓“好人”李玉和赴死。像這樣的電影情節(jié),在《永不消失的電波》等影片里也多次出現(xiàn),總讓人覺得無比神秘。后來明白了,電話、電腦、手機等通信工具都存在嚴重的安全隱患。生活中屢屢接到的騷擾電話,就是個人信息泄露造成的;軍方也曾有過情報被破譯造成泄密,導(dǎo)致重大軍事行動受損的沉痛教訓。

        現(xiàn)代社會是信息社會,各種通訊信號連接你我,如果不能做到保密,那么小到個人隱私,大到國家安全,都會陷入難堪境地,甚至造成重大危害。美軍在伊拉克、阿富汗等地能夠多次采取定點清除的戰(zhàn)術(shù),將敵方軍事目標、領(lǐng)導(dǎo)頭目等精準消滅,依靠的就是先進的通信技術(shù),及時捕捉到敵方通信的蛛絲馬跡,使之直接成為打擊目標。信息就是生命,泄密就會死亡?,F(xiàn)代戰(zhàn)爭在高科技引領(lǐng)下,毫無懸念地證明了這一切。即使沒有了密電碼,涉密的事件依然驚心動魄。

        “把自己徹底隱藏起來,讓別人無計可施”。昔日聽似神話,如今真能變成現(xiàn)實。揮舞這個神奇棒魔的,就是量子通信技術(shù),它利用量子糾纏效應(yīng)進行信息傳遞,是一種全新的絕對安全的通訊方式。這個量子論與信息論相結(jié)合的高科技領(lǐng)域,涉及到了量子密碼通信、量子遠程傳態(tài)和量子密集編碼等諸多領(lǐng)域。因其傳輸高效和絕對安全等特點,已經(jīng)成為下一代IT技術(shù)的支撐性研究,是全球物理學研究的前沿與焦點領(lǐng)域。

        說起這一學科與技術(shù),竟然與愛因斯坦、薛定諤等科學大咖都有密切關(guān)系??茖W家發(fā)現(xiàn),量子糾纏狀態(tài)的奇妙之處在于,它們即使相隔萬里也能“心靈相通”,一個狀態(tài)發(fā)生改變,另一個也會相應(yīng)改變。愛因斯坦把它稱為“幽靈一般的遠距離作用”(spooky action at a distance)。為了論證量子力學的不完備性,1935年他與另外兩位科學家一起,提出著名的“EPR佯謬”。

        幾十年后,科學家們終于發(fā)現(xiàn)奧秘,證實了超遠距離量子糾纏效應(yīng),有著不可分割、不可復(fù)制的特點,天生是個防竊神器。破解密碼技術(shù)再高,一旦碰上了量子密鑰,也會立即原形畢露。通俗地說,從此以后,你的一切小秘密,只為你一個人所有,別人再不可能“窺視”或偷聽了。

        中國一群年輕的科學家,潘建偉團隊、金賢敏團隊等已經(jīng)走到了這項技術(shù)研究的世界最前列。2003年提出量子科學實驗衛(wèi)星計劃;2012年,成功實現(xiàn)百千米量級的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā);2013年國家批準建設(shè)長達2000余千米的世界首條量子保密通信“京滬干線”;2015年完成星地光學對接試驗。2016年8月成功發(fā)射世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星,完成星地高速量子密鑰分發(fā)、星地量子糾纏分發(fā)、地星量子隱形傳態(tài)三大任務(wù)。2017年6月實現(xiàn)星地雙向量子信道發(fā)送與測量,在世界上首次實現(xiàn)千米級的量子糾纏。

        世界科學界為之震驚!《自然》雜志稱其“有望成為遠距離量子通信的里程碑”,“通向全球化量子網(wǎng)絡(luò)”。中國的量子通信技術(shù),已經(jīng)獨步世界,引領(lǐng)全球!

        中國科學家一步一步走向世界科技前沿,用智慧、勇氣和無可辯駁的技術(shù)應(yīng)用,從理論到實踐,證實了愛因斯坦那個著名的“佯謬”之謬,量子力學滿足所有判據(jù),不是不完備的。

        愛因斯坦的愿望落空了,但世界笑了,中國人笑了!

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