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中國(guó)本月將發(fā)射世界首顆量子衛(wèi)星 通訊將無法被破解

時(shí)間:2016年08月17日 信息來源:不詳 點(diǎn)擊:1870 字體:

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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。

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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??茖W(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)。




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