Zi 字媒體

兩道光束，從「墨子號」衛星向地球發出。6月16日，科學家利用「墨子號」量子衛星率先實現了千公里級的星地雙向量子糾纏分發，再次震動了全球。因這一史詩級實驗成果，「墨子號」登上了《科學》雜誌封面。這到底是什麼神奇的成果，引發全球關注？利用量子糾纏實現通信量子是物理世界里最小的、不可再分割的能量單位。量子糾纏是量子的兩個奇妙特性之一。此次實驗的領導者、科學技術大學教授潘建偉說：「它是兩個（或多個）粒子共同組成的量子狀態，兩個糾纏在一起的量子就好比是一對有心電感應的雙胞胎，不管兩人距離多遠，千公里量級或者更遠，只要當其中一個人的狀態發生變化時，另一個人的狀態也會跟著發生一樣的變化。」 科學家希望，利用量子糾纏這一特性實現遠距離通信。在此之前，科學家已經可以在地面實現百公里級別的量子通信，而此次「墨子號」量子衛星將量子糾纏分發的世界紀錄提高了一個數量級至千公里級別。此次實驗是如何進行的？「『墨子號』過境時，同時與青海德令哈站和雲南麗江高美古站兩個地面站建立光鏈路。」中科院上海技術物理研究所研究員、量子科學實驗衛星工程常務副總師、衛星系統總指揮王建宇說，衛星上的糾纏源載荷每秒產生800萬個糾纏光子對，建立光鏈路可以以每秒1對的速度在地面超過1200公里的兩個站之間建立量子糾纏，該量子糾纏的傳輸衰減僅僅是同樣長度最低損耗地面光纖的一萬億分之一。 從百公里級到千公里級，量子衛星的成就，讓量子通信向實用化邁進了一大步，並從技術上驗證了構建全球量子通信網路的可行性。未來，利用衛星的中轉，甚至可以實現地面上相距數千公里甚至覆蓋全球的廣域量子保密通信。 《科學》雜誌的審稿人稱讚該成果是「兼具潛在實際現實應用和基礎科學研究重要性的重大技術突破」。 潘建偉表示，運用所發展的量子糾纏分發技術，研究團隊正在開展實驗創建密鑰，以實現天地間的信息傳輸。目前量子通信的一個主要的挑戰是，如何在白天有大量光量子的情況下分辨並接收到量子衛星的信號，以實現量子通信。潘建偉還稱，「墨子號」衛星的其他重要科學實驗任務，包括高速星地量子密鑰分發、地星量子隱形傳態等，也在緊張順利地進行中，預計今年會有更多科學成果陸續發布。 量子通信主題投資標的除了「墨子號」量子科學實驗衛星之外，今年3月，全球首條量子通信商用滬杭幹線正式全線接通，將實現滬杭兩地間的量子安全級別語音電話、視頻電話、文件傳輸業務。此外，量子計算機技術也在快速發展之中。2017年5月3日上午，中科院在上海舉行新聞發布會，宣布科技大學潘建偉教授等，聯合浙江大學王浩華研究組，利用高品質量子點單光源，構建了世界首台超越早期經典計算機的單光子量子模擬機，為最終的量子計算奠定了基礎 。量子計算的出現，除了能大幅提升計算能力，也是對量子通信應用的極大刺激。因為一旦量子計算真正成熟，現有的通信加密手段將變得「不堪一擊」，必須改用量子通信。