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“墨子号”发射 将为通信业带来那些变革

发布时间:作者:cobinet浏览:164次来源:千家综合布线网
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文章摘要:“墨子号”发射 将为通信业带来那些变革_宁波科博通信技术有限公司,短垣自逾只要吃住院,指挥棒遗音余韵生死存亡。

[导读]此次我国开世界之先河发射量子通信卫星,而不是传统的光纤网络,主要因为基于卫星等航天器的空间量子通信,比基于地面光纤传输的量子通信具有不可比拟的优势。

8月16日凌晨,我国第一颗量子通信卫星“墨子号”在 甘肃酒泉卫星中心发射成功,它由中国科学技术大学和中科院上海技术物理研究所共同研制,是世界上首颗能够实现卫星和地面之间量子通信的卫星。

量子通信安全性强

在科技信息化高速发展的今天,出门可以不用带钱,不用带卡,不用带相机,带上手机就能直接微信支付宝支付,就能拍照留念。但承载你几乎全部信息的手机一旦将你的秘密暴露出去,后果不堪设想。如此一来,越来越多的人意识到信息安全的重要性。

但传统通信受传播网的限制,不仅传输用时长,而且容易被截获。即使想要继续往后发展,速度可能会变快,但还是要通过电话线、无线电、光纤等通信设备,这样信息被截获、窃听的风险依旧很高。

而量子通信具有绝对的安全性。而量子通信的安全性有赖于量子纠缠和量子秘钥。

量子纠缠是指,在微观世界里,有共同来源的两个微观粒子之间存在着纠缠关系,不管它们相距多远,只要一个粒子状态发生变化,另一个粒子状态也会发生相应变化,即两个或两个以上的稳定粒子间会有强的量子关联。比如,如果我们将两个纠缠的微观粒子比作两张白纸,量子纠缠就是指,当在其中一张白纸被写上字的时候,就算两张白纸相隔几亿光年,另一张白纸上也会出现第一张白纸上写下的字。

因为存在纠缠关系的两个光量子无论相距多远,只要一个发生变化,另一个也会瞬间发生变化。量子保密通信就是利用这个特性实现的,即基于量子纠缠态的理论,通过量子密钥传输和量子隐形传态的方式实现信息传递。

量子密钥是实现通信保密的重要法门。用具有量子态的物质作为传输过程中的密码,在传递信息的过程中,量子密钥如果被截获,其自身状态会立刻发生改变,截获量子密钥的人得到的只是无效信息,而信息的合法接收者也能立刻察觉,随后就会有一把新的密钥被传送,知道准确接收。

有了量子纠缠和量子秘钥就可以保证信息的保密性,无论相隔多远,传输的两端都紧紧纠缠在一起,保证传输的安全,不被截获。

而量子又是光的最小粒子,单个光量子在传输信息的时候具有不可分割和不可被精确复制两大特性,从而能保证信息的不可窃听和不可破解,所以哪怕黑客手段再强,也束手无策。

传统通信在强大的量子通信面前,就像是“裸奔”。中国科学技术大学教授潘建伟此前在接受某媒体采访时表示,同时该量子科学实验卫星将配合多个地面站实施,星-地量子纠缠分发、地-星量子隐形传态、同时也要进行星-地量子密钥分发等实验。在实现一系列量子通信科学实验目标的同时,尝试与地面光纤量子通信网络连接,为未来覆盖全球的天地一体化量子通信网络建立技术基础。

量子卫星有不可比拟优势

我们都经历过,所谓“信号不好”的尴尬。你在电话的另一端口若悬河,另一端只有“我听不见”的回应。所以传统通信网络每次升级革新,时延都会是改革创新的重点。

但量子通信由于量子纠结的特性,能够携带海量信息,超越时空进行远距离通信。同时速度很快,对比于传统光纤通信,几乎达到零时延。科学实验证实,创造两个互相纠缠的光量子以后,哪怕将它们分开很远,也可以通过测量其中一个的状态来得知关于另一个的信息。同时量子信息传递的过程不会为任何障碍所阻隔,所以完全环保,不存在任何电磁辐射污染。

此次我国开世界之先河发射量子通信卫星,而不是传统的光纤网络,主要因为基于卫星等航天器的空间量子通信,比基于地面光纤传输的量子通信具有不可比拟的优势。

首先是在同样距离下,光子在光纤中的损耗远高于自由空间的损耗。因为光子在自由空间的损耗主要来自光斑的发散,大气对光子的吸收和散射远小于光纤。其次受到地面条件的限制,很多地方无法铺设量子通信的专用光纤。因此想建设覆盖全球的量子通信网络,必须依赖多颗量子通信卫星。最后这种全新的通信方式传输的量子态信息可以携带海量信息,这是普通卫星纯属和光纤传输无法做到的,甚至是还在未来时空的5G也望尘莫及。

据了解,此次卫星经过前期准备,于2011年立项的。十二五期间,在国家的支持下做了很多研究,取得良好进展,初步在城域网上有了良好运用。此次“墨子一号”成功发射,建设以4个量子通信地面站和1个空间量子隐形传态实验站为核心的空间量子科学实验系统后,我国还将继续发射“墨子二号”、“墨子三号”,形成量子星群。力争在2030年前后率先建成全球化的广域量子保密通信网络。

此次中国成功发射量子卫星让国外也大为震惊。因为国外对量子通信的优势认可度十分高。据悉,对于此次量子卫星成功发射,美国和俄罗斯专家表示,量子通信是确保信息安全和防御黑客的最好选择。

此次国际竞跑 中国领头

由于量子通信的不可抗拒的魅力,不仅中国加速研发的脚步,国外许多发达国家也摩拳擦掌,准备在“量子革命”中抢占一席之地。今年,欧美纷纷提出“第二次量子革命”计划,加大基础研究和产业发展方面的投入。

据了解,今年3月,欧盟委员会发布《量子宣言(草案)》,计划在2年内斥10亿欧元,支撑量子技术项目研发。其中在量子通信方面,规划5年内突破量子中继器核心技术,实现点对点安全量子通信。10年内实现远距离量子网络、量子信用卡应用等,目标融合量子通信与经典通信,“保卫欧洲互联网安全”。

美国国家科学技术委员会(NSTC)在7月份,发布了《推进量子信息科学:国家的挑战与机遇》的报告。报告中,美国国家科学技术委员会表示特别重视看量子通信技术的研发,并且对量子通信的未来看到很大价值。同时将“量子跃迁”作为“6大科研前沿”之一,认为人类正站在下一代量子革命的门槛上,量子力学正在导致变革性技术,必须加大投入,早日跨进量子通信的大门。

美国政府也在官网发文,督促学术界、工业界和政府尽快就量子信息科学(QIS)议题进行交流,以保证量子信息研发的关键需求得到满足。目前,美国科技公司谷歌、IBM等已经在量子计算机领域有所投入。

加拿大在量子通信领域投入很大心力。据《Nature》新闻杂志报道,加拿大的科研团队正提出在地面生成纠缠光子对,然后将其中部分发射至重量不到30公斤的微型卫星上。

此次世界上首颗量子卫星“墨子号”成功在中国发射,毫无疑问确立了虽然我国量子通信研究的“领头军”地位。但距量子通信彻底走到生活中,至少还有10-20年的时间,业内人士认为,应尽早启动国家量子科研重大专项、组建量子信息国家实验室,以保持我国的量子科研优势地位。同时量子通信的研发也要和运营商、广电系统等形成联盟,同时合作伙伴中也要有用户、网络运维方、云服务器提供商、设备供应商等。只有重视合作,才能推动量子通信加速形成产业化,在国际竞跑中保持常胜地位。

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