“墨子號(hào)”搶占量子科技創(chuàng)新制高點(diǎn)

董瑞豐++徐海濤++佘惠敏

“墨子號(hào)”是由我國(guó)完全自主研制的世界上第一顆空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，于2016年8月16日發(fā)射升空。

中國(guó)科學(xué)院日前傳來(lái)最新消息：“墨子號(hào)”衛(wèi)星上天一年，已提前完成既定科學(xué)目標(biāo)，將“絕對(duì)保密”的量子通信從理論向?qū)嵱没俅瓮七M(jìn)了一大步，并為我國(guó)未來(lái)繼續(xù)引領(lǐng)世界量子通信技術(shù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

提前完成三大科學(xué)目標(biāo)

據(jù)中國(guó)科技大學(xué)潘建偉、彭承志團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中科院上海技物所等單位宣布，“墨子號(hào)”在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)了從衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)。

這是繼今年6月實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)星地雙向量子糾纏分發(fā)和量子力學(xué)非定域性檢驗(yàn)后，我國(guó)科學(xué)家利用“墨子號(hào)”實(shí)現(xiàn)的又兩項(xiàng)重大突破。

什么是量子密鑰？這得從量子特性和傳統(tǒng)信息加密技術(shù)的“瓶頸”說(shuō)起。作為最小的、不可再分割的能量單位，量子具有不可克隆、“測(cè)不準(zhǔn)”等特性。用量子做成“密鑰”來(lái)傳遞信息，竊聽(tīng)必然會(huì)被發(fā)現(xiàn)，且加密內(nèi)容不可破譯。

傳統(tǒng)的信息加密技術(shù)，依靠的是計(jì)算的“復(fù)雜性”，但隨著數(shù)學(xué)和計(jì)算能力的飛速提升，再?gòu)?fù)雜的加密算法也“很快”會(huì)被破解?；凇傲孔用荑€”的量子通信，則是一種“原理上無(wú)條件安全”的通信方式，也為破解信息加密“瓶頸”提供了解決方案。

去年8月升空的全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，為通過(guò)太空“量子傳密”提供了可能。實(shí)驗(yàn)表明，在1200公里通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比地面光纖信道高1萬(wàn)億億倍，衛(wèi)星平均每秒發(fā)送4000萬(wàn)個(gè)信號(hào)光子，一次實(shí)驗(yàn)可生成300千比特（kbit）的密鑰，平均成碼率達(dá)1.1千比特/秒（kbps）。

星地量子隱形傳態(tài)是“墨子號(hào)”的另一個(gè)重大科學(xué)目標(biāo)?！澳犹?hào)”過(guò)境時(shí)，與海拔5100米的西藏阿里地面站建立光鏈路，地面光源每秒產(chǎn)生8000個(gè)量子隱形傳態(tài)事例，從500公里到1400公里的距離向衛(wèi)星發(fā)射糾纏光子。實(shí)驗(yàn)表明，所有6個(gè)待傳送態(tài)均以大于99.7%的置信度超越了經(jīng)典極限。

潘建偉院士說(shuō)，至此，“墨子號(hào)”三大既定科學(xué)目標(biāo)（千里糾纏、星地傳密、隱形傳態(tài)）均成功實(shí)現(xiàn)，為我國(guó)未來(lái)繼續(xù)引領(lǐng)世界量子通信技術(shù)發(fā)展和空間尺度量子物理基本問(wèn)題檢驗(yàn)前沿研究，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

改變世界的十大創(chuàng)新技術(shù)

量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星使我國(guó)在量子通信領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大了世界領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，并且作為我國(guó)基礎(chǔ)物理研究和航天工程兩個(gè)領(lǐng)域的完美結(jié)合，凸現(xiàn)了我國(guó)的綜合科技實(shí)力?！澳犹?hào)”從研制過(guò)程到成功發(fā)射均引起了社會(huì)上的廣泛關(guān)注和國(guó)際學(xué)術(shù)界的高度評(píng)價(jià)。

“墨子號(hào)”成功發(fā)射后，極大激起了公眾對(duì)量子科技的濃厚興趣。包括英國(guó)《自然》雜志、美國(guó)《科學(xué)》雜志、《科學(xué)美國(guó)人》、英國(guó)《新科學(xué)家》、《紐約時(shí)報(bào)》、英國(guó)廣播公司（BBC）等眾多國(guó)際知名學(xué)術(shù)和公共媒體都對(duì)“墨子號(hào)”進(jìn)行了專(zhuān)題報(bào)道，美國(guó)國(guó)家航天局（NASA）也在其官網(wǎng)上對(duì)“墨子號(hào)”發(fā)射任務(wù)給出了詳細(xì)的介紹。2016年底，“墨子號(hào)”和人類(lèi)首次探測(cè)到引力波等重大成果共同入選英國(guó)《自然》雜志點(diǎn)評(píng)的年度國(guó)際重大科學(xué)事件；“墨子號(hào)”作為唯一誕生于美國(guó)本土之外的創(chuàng)新技術(shù)入選《科學(xué)美國(guó)人》評(píng)選的2016年度“改變世界的十大創(chuàng)新技術(shù)”；近日，《華爾街日?qǐng)?bào)》針對(duì)中國(guó)科技的高速發(fā)展給出了標(biāo)題為“沉寂了一千年，中國(guó)誓回發(fā)明創(chuàng)新之巔”的專(zhuān)題文章，將“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星作為中國(guó)創(chuàng)新能力提升的重要標(biāo)志。

摘編自新華社、中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)endprint