头条 | 中国卫星领跑“量子太空竞赛”：距千公里级量子通信仅一步之遥

西班牙《阿贝赛报》网站6月15日发表题为《中国距远程量子通信仅差一步》的报道称，瞬间把人传送到很远的地方，就像电影《星际迷航》里那样，这在今天依然只是一个梦想。

但自1993年以来，量子隐形传态在实验室里已成为现实，已有企业寻求利用量子隐形传态开发量子通信网络。量子通信的巨大优势在于，在理论上可建立一套无法破解的加密通信系统。目前，人类已通过光纤实现了地面量子通信。

▲科研人员可以利用量子隐形传态开发量子通信网络。（西班牙《阿贝赛报》）

2016年8月，中国将全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”送入太空，以探索在太空与地球之间建立量子通信网络的可能性。

15日，美国《科学》杂志刊登了中国科学家的一篇论文，该论文意味着量子通信向实际应用又前进了一步。中国科学家在全球首次实现千公里级的量子纠缠分发。

▲美国《科学》周刊6月16日一期以中国“墨子号”量子卫星为封面。

量子纠缠是一种神秘的量子力学现象，被爱因斯坦称为“鬼魅般的远距作用”。

这篇论文称，通过“墨子号”卫星向地面发射光子，科研人员在距离超过1200公里的两个地面站之间实现了世界首次千公里级的量子纠缠。在取得这一里程碑式的成果后，距离实现上千公里的量子通信就只差一步了。

▲资料图片：通过“墨子号”向地面发射光子，每对处于纠缠状态的光子中的一个发向青海德令哈站，另一个发向云南丽江站，两站距离达1203公里。（中国科学技术大学）

西班牙国家研究委员会研究员胡安·里波尔说：“这是非常重要的一个进展。他们将量子纠缠分发的距离提高了一个数量级，由百公里级提高到千公里级，确切地说是1200公里。”

被英国《自然》杂志称为世界量子科研“领先国家”的中国，已拥有建立在城市间和机构间的地面量子通信网络。但无论通过光纤还是大气进行地面量子传输，都会有较大的信号衰减。此前进行的地面量子纠缠分发实验的距离一直停留在百公里级。解决这一问题的办法就是利用卫星向地面发射光子。里波尔指出，这就是中国科学家取得此次成果的重要意义所在。

量子纠缠现象是指，处于纠缠态的两个量子不论相距多远都存在关联，就像照镜子一样，其中一个量子状态发生改变，另一个的状态也会立即发生相应的改变。利用这种特性，可使信息传送者和接收者彼此交换令加密信息无法被破解的量子密钥。量子密钥一旦被截获或被测量到，自身状态就会立刻发生改变，从而必定会被发送方立即察觉并规避。

▲量子纠缠

美国《科学》周刊网站6月15日发表题为《中国量子卫星实现远距离量子纠缠》的报道称，量子纠缠这个最奇特的物理现象已走出地球进入太空。

中国一个物理学家团队报告说，他们通过卫星向两个相距1200公里的地面站发射量子，在千公里级别的距离上实现了量子纠缠，打破了此前的世界纪录。该实验结果是构建未来超安全通信网络、最终形成空基量子互联网的踏脚石。

加拿大滑铁卢大学物理学家托马斯·詹内怀恩说：“这是一个重大成果。他们提出大胆的想法，并取得了成功。”

中国研究团队的实验显示了免遭黑客骚扰的通信方式的可能性。两个相距遥远的站点之间共有的纠缠光子束可以形成“量子密钥”，给通信加密。任何人想要窥探经过量子加密的信息，就会破坏共享密钥，从而发出信道泄密的警报。

此次实验的意义超越了其展示的创纪录成果：未来某一天可能出现一个卫星网络把世界范围内的量子计算机连接起来。奥地利科学院物理学家安东·蔡林格说，这一成果“显示中国作出了正确决策”。他说：“我认为，未来的互联网将基于量子原则。”

▲资料图片：2016年11月9日，在河北兴隆观测站，“墨子号”量子科学实验卫星过境，科研人员在做实验（合成照片）。

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