科技实验室|“墨子号”是最大功臣，首次实现千里级通信，量子通信成为现实
审核-小文
近些年来我国在量子通信领域取得了显著的成就 ， 其中“墨子号”作为我国在量子通信领域里的主要系列 ， 一直承担着中流砥柱的作用 。 根据光明网6月28日的报道 ， 近日我国“墨子号”量子科学实验卫星再次取得新成就 ， 由我国主导的科研团队利用该卫星在两个相距甚远的地方实现了人类历史上首次跨越上千公里的量子密钥分发 ， 该成就有望为量子通信的现实应用铺垫道路 。
文章图片
据了解该科研团队由中国科学技术大学潘建伟及其团队、牛津大学阿图尔·埃克特、光电技术研究所等多个团队组成 ， 他们已经将实验成果发表在《自然》杂志上 。 那么这项听起来高大上的成就到底指的是什么？它是如何保障量子通信的安全？它与我们的日常生活又有着什么样的联系呢？
什么是量子？什么量子密钥？
在弄清楚基于量子纠缠的量子密钥分发之前 ， 我们需要弄清楚两个相关的基础概念 ， 分别是量子和量子密钥分发 。 相信近些年朋友们没少听过“量子”这个词 ， 但知道它的含义的人并不多 。 量子是物理学上的一个基础概念 ， 它指的是构成物质最基本的单位 ， 也就是说我们所熟知的分子、原子、电子也属于量子的范畴 。
文章图片
而量子密钥分发 ， 指的是在量子通信过程中为了保证通信安全 ， 进行遥远距离通信的双方创建了密钥并进行共享 ， 该密钥主要为以二进制传输的信息进行加密 。 从理论上来说 ， 这种加密传送信息的方式是非常安全的 ， 因为只要有第三方试图窃取量子密钥 ， 那么这种行为立刻就会暴露 。
为什么量子密钥一旦被窃取了 ， 通信双方能立马发现？
这种通信方式建立在量子的叠加性和不可复制性这两个特性上 。 量子密钥的分发过程就好比发信人将通信密码放在一个密封的盒子里 ， 然后将它传给收信人 ， 而打开盒子的密码只有收信人知道 。 如果这个盒子在传送的过程中被第三方动弹了 ， 那么它的密码就会作废 ， 同时收发双方都会第一时间就发现此事 ， 这便是量子密钥分发的优势所在 。
文章图片
在量子理论形成体系之前 ， 经典物理学认为物质的形态是确定的 ， 一般不会产生叠加的情况 。 例如一只猫的状态不是活 ， 就是死 ， 但如果把猫放到了量子世界里 ， 它是活和死叠加 。 这种叠加状态使得猫极为脆弱 ， 只要有人去接触它 ， 它就可能朝着活或死的状态变化 ， 这个过程充分体现了量子的叠加性和不可复制性 。
如此理想的通信方式却迟迟无法得到实际应用 ， 这是为何？
从理论上来看 ， 采用量子密钥分发的方式可以在极高程度上保证通信的安全性 ， 但该理论提出已经有相当长一段时间 ， 但至今仍未真正应用到实际生活中 。 导致绝对安全的量子通信还无法从实验室走出来的原因主要有两方面 ， 一方面是远距离传输会造成巨大的信号损耗 ， 另一方面是现实中的设备存在安全漏洞 。
文章图片
【科技实验室|“墨子号”是最大功臣，首次实现千里级通信，量子通信成为现实】其中 ， 远距离的信号损耗问题最为明显 。 在实验室里 ， 量子密钥的传输需要单光子来作为载体 ， 然而由于单光子在光纤通道传播时会被吸收 ， 导致越远的距离被吸收的单光子数量就越多 ， 经过理论计算这种信号损耗往往呈现出指数级别 ， 这为远距离的量子通信埋下了一个大坑 ， 国际上的科学家们一直都在努力地填这个坑 。
可信中继可解决该难题 ， 但其安全性仍需得到保证
推荐阅读
- 无趣科技谈|X2凭实力拿下冠军，京东手机周销量榜单出炉，Find
- 毛毛科技说|三星S20+出现“小米价”，总算等到了，三星扛不住了
- 简简科技|余承东称鸿蒙体验已达安卓7成多，鸿蒙手机新进展
- ITheat热点科技|2020 | 坚持创新 舒尔带来MXA710音频解决方案，SSOT
- 空心|招聘丨山西千沐云物联科技有限公司
- LeoGo科技|科沃斯除菌地宝N8和米家扫拖机器人横评——两款解放双手的精品
- 小绿叶子科技|半年跌1000元，适合捡漏，iPhoneSE2扛不住了
- 电科技|“吃鸡”手游老是瞄不准？不妨选这款游戏外设配件
- 科技日日说|realme真我X7全方位评测：不一样的颜值，不一样的体验！，原创
- 硅谷聊科技|就不愿再用华为、小米了？，答案确认了！为啥很多人用了iPhone后