耶！中國量子通信領跑世界，驕傲！

原標題:耶！量子通信領跑世界，驕傲！

人類能造出不可破解的密碼嗎？ 量子通信給出的答案是——能。

向身處遙遠兩地的用戶分發量子密鑰，利用該密鑰對信息採用一次一密的嚴格加密，這是目前理論上不可竊聽、不可破譯的通信方式。

科學院10日凌晨宣布，「墨子號」量子科學實驗衛星用1年時間提前實現了既定2年完成的科學目標。

系列成果標誌著在量子通信領域的研究在國際上達到全面領先的優勢地位。——中科院院長白春禮

從衛星到地面的量子密鑰分發，以及從地面到衛星的量子隱形傳態，是「墨子號」最新實現的科學目標。科學技術大學潘建偉、彭承志團隊聯合中科院上海技術物理研究所等單位完成上述重要成果，在線發表於國際權威學術期刊《自然》。

這兩篇論文，也同時宣告了兩個「第一次」：完全由自主研製的世界上第一顆空間量子科學實驗衛星——「墨子號」在國際上首次成功實現了從衛星到地面的量子密鑰分發和從地面到衛星的量子隱形傳態。

至此，連同先前在《科學》雜誌發表的首次實現千公里級星地雙向量子糾纏分發和量子力學非定域性檢驗的研究成果，「墨子號」已圓滿實現了三大既定科學目標。

千公里級的星地雙向量子通信，終於「從理想王國走到了現實王國」。——潘建偉

突破天際：「墨子號」實現量子通信「三級跳」

1從天下地：絕對安全的「鴻雁傳書」

什麼是量子密鑰？

作為最小的、不可再分割的能量單位，量子具有不可克隆、「測不準」等特性。用量子做成「密鑰」來傳遞信息，竊聽必然會被發現，且加密內容不可破譯。

與經典通信不同，量子密鑰分發通過量子態的傳輸，在遙遠兩地的用戶共享無條件安全的密鑰，利用該密鑰對信息進行一次一密的嚴格加密。

量子的不可克隆性讓其成為絕對安全的通信方式，但也讓量子信號不能像經典通信一樣通過複製被放大，再加上地面傳輸信號的損耗非常大，因此之前地面上的量子通信，最遠距離不過百公里量級。

「墨子號」開展量子密鑰分發（中科院供圖）

為了更好地利用這把「雙刃劍」，實現安全、長距離、可實用化的量子通信，潘建偉等人將目光投向了外太空。

「墨子號」量子密鑰分發實驗採用衛星發射量子信號，地面接收的方式，「墨子號」量子衛星過境時，與河北興隆地面光學站建立光鏈路，通信距離從645公里到1200公里。

2016年11月28日，在河北興隆觀測站，「墨子號」量子科學實驗衛星過境，科研人員在做實驗。（合成照片）。

實驗結果顯示，在1200公里通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖通道高萬億億倍。衛星上量子誘騙態光源平均每秒發送4000萬個信號光子，一次過軌對接實驗可生成300千比特的安全密鑰，平均成碼率可達1.1千比特每秒。「這些密鑰足夠我們載入很多數據，例如在新疆和興隆兩個地面站之間進行加密的量子視頻通話。」潘建偉解釋稱。

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認為，這一重要成果為構建覆蓋全球的量子保密通信網路奠定了可靠的技術基礎。「比如，將來我們可以進行量子衛星組網，將量子密鑰分發範圍擴展到覆蓋全球；如果將量子通信地面站與城際光纖量子保密通信網互聯，就可以構建覆蓋全球的天地一體化保密通信網路。」

2由地上天：通往未來的「任意門」

如果在北京工作的科學家要到上海去參加會議，有沒有比飛機、火車更快的方式？如果未來人類要到太陽系以外旅行，但飛船飛得太慢怎麼辦？神話傳說中的「順風耳」、「千里眼」究竟能不能實現？

如果問一個小朋友這些問題，他也許會回答，用哆啦A夢的「任意門」。但現實世界真的能造出這樣的「任意門」嗎？潘建偉說，有可能。「墨子號」開展的地星量子隱形傳態實驗，證實了他的大膽想象。

量子隱形傳態是量子通信的另一大重要內容，在理論上，利用量子糾纏的原理，人們可以將物質的未知量子態精確傳送到遙遠地點，而不用傳送物質本身。

「墨子號」的量子隱形傳態採用地面發射糾纏光子、天上接收的方式，衛星過境時，與海拔5100m的西藏阿里地面站建立光鏈路。地面光源每秒產生8000個量子隱形傳態事例，地面向衛星發射糾纏光子，實驗通信距離從500公里到1400公里，所有6個待傳送態均以大於99.7%的置信度超越經典極限。

而根據測算，在同樣長度的光纖中重複這一工作，則需要3800億年才能觀測到1個事例。

科學家下一步將開展基於糾纏的遠距離量子密鑰分發（中科院供圖）

「遠距離量子隱形傳態是實現分散式量子信息處理網路的基本單元。」潘建偉說，「這一重要成果為未來開展空間尺度量子通信網路研究，以及空間量子物理學和量子引力實驗檢驗等研究奠定了可靠的技術基礎。」

延伸閱讀

「悟空」暗物質粒子探測衛星

「墨子號」量子衛星是中科院空間科學先導專項在「十二五」期間支持的4顆科學衛星之一，另3顆衛星也都已成功發射。 「悟空」暗物質粒子探測衛星、實踐十號返回式科學實驗衛星、「慧眼號」硬X射線調製望遠鏡衛星均獲得了大量科學數據，相關科學成果將陸續發布。 「通過這些項目的實施，力爭使在基礎科學研究領域實現更多的重大突破，同時帶動航天技術的發展，為將早日建成世界科技強國做出重要的、不可替代的貢獻。 」

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來源 ： 中安在線綜合安徽日報、科學網等

編輯 ： 戴芰荷