太空衛(wèi)星模擬資料圖

記者從中國(guó)科學(xué)院了解到，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星將于本月中下旬擇機(jī)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。目前，這顆衛(wèi)星發(fā)射前準(zhǔn)備工作已經(jīng)基本完成。量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星系統(tǒng)總師朱振才表示，衛(wèi)星各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，工作狀態(tài)正常，產(chǎn)品狀態(tài)非常好。

從量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星7月初運(yùn)抵酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心后，相關(guān)部門對(duì)衛(wèi)星開展了為期20余天的技術(shù)區(qū)測(cè)試與檢查工作，包括衛(wèi)星的光學(xué)性能、電性能以及安裝精度的檢查，為衛(wèi)星供電的太陽能陣帆板也已經(jīng)安裝完畢。

記者了解到，作為世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，其科技含量及精密程度都達(dá)到了該研究領(lǐng)域前所未有的高度。因此，衛(wèi)星載荷的安全性極其重要，在衛(wèi)星發(fā)射當(dāng)天，系統(tǒng)工作人員還將對(duì)其進(jìn)行最后的檢測(cè)和狀態(tài)設(shè)置的確認(rèn)。

執(zhí)行量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)的零號(hào)指揮員馮丑明介紹，除了這次衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，下半年發(fā)射場(chǎng)還要執(zhí)行天宮二號(hào)、神舟十一號(hào)飛行任務(wù)，發(fā)射任務(wù)非常集中，人員和地面設(shè)施的壓力都較大。為保證量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)順利完成，發(fā)射場(chǎng)已經(jīng)做足了充分準(zhǔn)備。

中國(guó)本月將發(fā)射世界首顆量子衛(wèi)星 通訊將無法破解“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”工作示意圖。

量子通信是什么？

量子世界中存在一種類似“心電感應(yīng)”的現(xiàn)象，即量子糾纏。就好比有些雙胞胎，雖然哥哥在北京，弟弟在上海，當(dāng)哥哥特別高興時(shí)，弟弟也會(huì)特別高興；而哥哥特別痛苦的時(shí)候，弟弟也會(huì)特別痛苦。

量子糾纏是指在微觀世界里，有共同來源的兩個(gè)微觀粒子之間存在著糾纏關(guān)系，不管它們相距多遠(yuǎn)，只要一個(gè)粒子狀態(tài)發(fā)生變化，另一個(gè)粒子狀態(tài)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，即兩個(gè)或兩個(gè)以上的穩(wěn)定粒子間會(huì)有強(qiáng)的量子關(guān)聯(lián)，但為什么會(huì)這樣？科學(xué)家們直到今天還沒搞清楚。

實(shí)驗(yàn)已證明，具有糾纏態(tài)的兩個(gè)光量子無論相距多遠(yuǎn)，只要一個(gè)發(fā)生變化，另外一個(gè)也會(huì)瞬間發(fā)生變化。量子保密通信就是利用這個(gè)特性實(shí)現(xiàn)的，即基于量子糾纏態(tài)的理論，通過量子密鑰傳輸和量子隱形傳態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)信息傳遞。

其過程如下：事先構(gòu)建一對(duì)具有糾纏態(tài)的光量子，將這對(duì)光量子分別放在通信雙方，把具有未知量子態(tài)的光量子與發(fā)送方的光量子進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量，則接收方的光量子瞬間變化為某種狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)與發(fā)送方的光量子變化后的狀態(tài)是對(duì)稱的，然后把聯(lián)合測(cè)量的信息通過經(jīng)典信道傳送給接收方，接收方根據(jù)接收到的信息對(duì)變化的光量子進(jìn)行幺正變換（相當(dāng)于逆轉(zhuǎn)變換），就可得到與發(fā)送方完全相同的未知量子態(tài)。

量子通信的關(guān)鍵要素是量子密鑰，用具有量子態(tài)的物質(zhì)作為密碼。在傳遞信息的過程中，量子密鑰一旦被截獲，其自身狀態(tài)會(huì)立刻發(fā)生改變，截獲量子密鑰的人只能得到無效信息，而信息的合法接收者也能立刻察覺，直到一把新的密鑰安全無誤地被接收。

中國(guó)本月將發(fā)射世界首顆量子衛(wèi)星 通訊將無法破解工作人員調(diào)試超冷原子光晶格平臺(tái)的激光伺服系統(tǒng)。 新華社發(fā)

量子衛(wèi)星能做什么？

我國(guó)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星質(zhì)量約640千克，由長(zhǎng)征-2D運(yùn)載火箭發(fā)射，運(yùn)行于500千米太陽同步軌道，軌道傾角為97.37°，設(shè)計(jì)在軌運(yùn)行壽命2年。科學(xué)家已在相距300千米的地面成功進(jìn)行了量子糾纏實(shí)驗(yàn)，而量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星將把這個(gè)實(shí)驗(yàn)帶到外層空間，連接中國(guó)和歐洲之間的量子通信網(wǎng)，旨在建立衛(wèi)星與地面遠(yuǎn)距離量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在國(guó)際上首次在空間大尺度下實(shí)現(xiàn)星地自由空間量子密鑰生成和分發(fā)，以及量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)等。

該衛(wèi)星的核心是一個(gè)能夠產(chǎn)生成對(duì)糾纏態(tài)光量子的晶體，無論它們分開多遠(yuǎn)，其性質(zhì)仍然能糾纏在一起。其第一個(gè)任務(wù)是發(fā)送這些成對(duì)量子中的一方去往在北京和維也納的地面站，并使用它們來生成密鑰；第二個(gè)任務(wù)是證明這個(gè)糾纏可以存在于相隔上千米的粒子之間，因?yàn)榱孔永碚擃A(yù)測(cè)糾纏一直存在于任何距離；第三個(gè)任務(wù)是嘗試地面與衛(wèi)星之間量子隱形傳態(tài)，使用通過傳統(tǒng)方式傳輸來的糾纏光量子對(duì)及其所攜帶的信息，在一個(gè)新位置重建光子的量子狀態(tài)。