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量子通訊衛(wèi)星為什么外國沒有?

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先簡單解釋一下什么是量子通訊衛(wèi)星。

量子通訊衛(wèi)星是利用量子糾纏原理來實現(xiàn)高效傳輸?shù)囊环N通信衛(wèi)星,其特點就是保密通信。傳統(tǒng)的通訊衛(wèi)星,發(fā)射的電磁波大都在微波段,量子衛(wèi)星主要采用的是可見光(激光)。從地面發(fā)生一束激光穿透大氣層,衛(wèi)星接收到信號并將其轉(zhuǎn)發(fā)通訊,最終地球上另一個接收地點將收到這個光學(xué)信號。關(guān)鍵在于,這個光學(xué)信號是有量子力學(xué)特征的,是糾纏的光子態(tài)。簡單來說,量子衛(wèi)星的作用,就是用糾纏光子態(tài)給地面上兩個觀測站“配鑰匙”,因為量子力學(xué)的特性,這個鑰匙是保密性極強(qiáng)的。這樣,地面兩個觀測點之間通訊就可以用這個“量子秘鑰”,如果一旦發(fā)生竊聽通訊,量子秘鑰幾乎不可能解密,通訊的雙方也會立刻知道。

2016年8月,中國科學(xué)家發(fā)射了世界首顆量子通訊衛(wèi)星——“墨子號”,經(jīng)過多次實驗,科學(xué)家實現(xiàn)了從衛(wèi)星到地面的量子秘鑰分發(fā),以及從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳輸。量子隱形傳輸,就是利用量子糾纏的特性,把物質(zhì)的未知量子態(tài)傳送到遠(yuǎn)方,并不是傳輸物質(zhì)本身(不是時空穿越啦)。

可以說,關(guān)于空間量子通訊的實驗,目前只是剛剛開始,能否實現(xiàn)真正意義上的遠(yuǎn)程量子通訊,還需要很多的實驗,也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一顆衛(wèi)星可以做到。

令中國人值得驕傲的是,世界上第一顆量子通訊衛(wèi)星是咱們放上天的,隨著后續(xù)研究的開展,更多的量子衛(wèi)星實驗必然也會出現(xiàn),而且不只是在中國。

為什么外國沒有量子通訊衛(wèi)星?網(wǎng)上傳言都是說國外覺得量子通訊(甚至包括量子計算)沒有前途,這個說法是不夠準(zhǔn)確的。像量子衛(wèi)星這樣的項目,需要耗費大量的經(jīng)費,還需要足夠的經(jīng)驗,還有人手。有點類似高能物理里面的粒子加速器,實際上競爭就是非常殘酷的,全世界類似功能的大型粒子加速器,只能建一個。一旦某個國家的新型粒子加速器立項,那么其他國家正在推進(jìn)中的類似項目就會停止。典型的例子就是LHC升級和美國超導(dǎo)粒子加速器停擺,后者的加速隧道都已經(jīng)挖好了,說停也就停了。因為高能物理的實驗數(shù)據(jù)幾乎是全世界共享的,而且做出重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)遇就那么幾個,一旦別人去做了的事情,咱們自己再做世界第二就毫無意義了。這么說來,中國開始做了量子衛(wèi)星,其他國家因為種種原因并不能立刻做起來,或者說他們目前不動手做,也是可以理解的。

事實上,美國最近剛剛通過立法,準(zhǔn)備啟動十年國家量子計劃,前期投入就達(dá)到8億美元。量子通訊和量子計算機(jī),都是這個計劃的一部分,所以,美國人要搞量子衛(wèi)星,也只是時間上的問題。

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