“墨子號”：夜空中最亮的“星”
 

量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和在軌運(yùn)行，將有助于我國在量子通信技術(shù)實(shí)用化整體水平上保持和擴(kuò)大國際領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)國家信息安全和信息技術(shù)水平跨越式提升，有望推動我國科學(xué)家在量子科學(xué)前沿領(lǐng)域取得重大突破，對于推動我國空間科學(xué)衛(wèi)星系列可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

文/于淼

8月16日1時40分，備受矚目的以“墨子號”命名的全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空。一顆以中國古代科學(xué)家墨子命名的墨子號量子衛(wèi)星成為浩瀚夜空中最亮的星，開啟為期2年的太空科學(xué)旅程，一時間引發(fā)各界極大關(guān)注。

業(yè)內(nèi)人士指出，此次發(fā)射任務(wù)的圓滿成功，將使我國在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。

有媒體也稱，在這場“特殊的太空競賽”中，中國“邁出了一大步”。

由此看來，首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射對于我國在國際領(lǐng)域乃至科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展都無疑是一個好消息。那么，如此偉大的“量子”究竟是什么？

“它是微觀世界里一個不可分割的基本個體。比如光，就是由大量光量子組成的?！比珖f(xié)委員、中科院院士、量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星工程首席科學(xué)家潘建偉表示。

而所謂量子通信是指利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型通訊方式。量子糾纏是一種量子力學(xué)現(xiàn)象。原理在于兩個粒子經(jīng)過耦合之后，單獨(dú)攪擾其中一個，另外一個粒子無論多遠(yuǎn)的距離其性質(zhì)都不可避免地受到影響。例如：人們可以制造一對糾纏的粒子，一個放北京，一個放上海，當(dāng)上海粒子一動，北京粒子立刻就接收到信息。

量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的發(fā)射，表明中國正從經(jīng)典信息技術(shù)的跟隨者，轉(zhuǎn)變成未來信息技術(shù)的并跑者乃至領(lǐng)跑者?！拔蚁ＭM快走進(jìn)每個人的生活，就像計(jì)算機(jī)曾經(jīng)做到的一樣，改變世界。”潘建偉說。

應(yīng)用廣泛

科學(xué)之路任重道遠(yuǎn)，量子世界迷霧重重，探索十分不易。但這似乎并不能夠阻擋科學(xué)家們致力于研究量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的決心。

據(jù)了解，量子衛(wèi)星2011年12月立項(xiàng)，是中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之一。其主要科學(xué)目標(biāo)一是進(jìn)行星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行廣域量子密鑰網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，以期在空間量子通信實(shí)用化方面取得重大突破；二是在空間尺度進(jìn)行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)，在空間尺度驗(yàn)證量子力學(xué)理論。

“量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和在軌運(yùn)行，將有助于我國在量子通信技術(shù)實(shí)用化整體水平上保持和擴(kuò)大國際領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)國家信息安全和信息技術(shù)水平跨越式提升，有望推動我國科學(xué)家在量子科學(xué)前沿領(lǐng)域取得重大突破，對于推動我國空間科學(xué)衛(wèi)星系列可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。”來自中科院的消息稱。

需要關(guān)注的是，“量子通信是迄今為止唯一被嚴(yán)格證明為無條件安全的通信方式。量子不可分割、不可克隆，所以能保證加密內(nèi)容不被破譯，可以從根本上保障信息安全、保護(hù)全人類的隱私?！迸私▊ケ硎?，理論上絕對安全的通信一旦實(shí)現(xiàn)，政府和銀行，乃至全社會都將獲益。

業(yè)內(nèi)人士指出，相信到那個時候，因?yàn)橐话选傲孔渔i”,通信將更加安全。我們的生活再也不會因?yàn)楦鞣N泄密而苦惱,而且一定會因?yàn)榱孔油ㄐ哦兊酶臃奖惚憬荨?/p>

據(jù)悉，量子通信行業(yè)前景廣闊，未來市場預(yù)計(jì)超過1000億元人民幣。量子通信具有強(qiáng)大的生命力，能夠提供安全的文本通信、文件傳輸和實(shí)時語音等功能，它的用戶涵蓋政府機(jī)關(guān)、軍工企業(yè)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、金融單位、研究院所等。

據(jù)業(yè)內(nèi)專家估算，量子通信可應(yīng)用于專網(wǎng)、公眾網(wǎng)、云安全等特殊應(yīng)用領(lǐng)域，未來5年左右量子通信市場規(guī)模預(yù)計(jì)在100億左右，最終規(guī)模將在1000億以上。

國外同行欲求合作

“在目前歐美各大研究機(jī)構(gòu)和研究者看來，此次中國發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星開啟了空間科學(xué)研究的全新領(lǐng)域，也為中國空間科學(xué)技術(shù)領(lǐng)先注入強(qiáng)大力量?！敝醒衅杖A研究員王駿說。從量子衛(wèi)星的研制、地面接收到衛(wèi)星發(fā)射這一系列系統(tǒng)工程，中國的決策速度令人驚嘆。

中國成功發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星后，多名外國科學(xué)家對于這個項(xiàng)目接納奧地利科學(xué)家參加表示贊賞，希望以此進(jìn)一步帶動國際合作。英國劍橋大學(xué)量子物理學(xué)教授阿德里安·肯特對媒體表示，科學(xué)是無邊界的，中國和奧地利科學(xué)家合作的這個量子衛(wèi)星項(xiàng)目正是讓人興奮的明證。

尤為一提的是，美國加州理工學(xué)院量子物理學(xué)專家斯皮里東·米哈拉基斯在接受媒體采訪時說，此次中國與奧地利的合作是一個良好案例，說明國家間的合作可帶來影響深遠(yuǎn)的成果，“我希望更多國家能參與到相關(guān)研究中，創(chuàng)建一個量子技術(shù)更普及的世界”。

據(jù)了解，英國斯特拉思克萊德大學(xué)正與新加坡國立大學(xué)合作，推動在小型衛(wèi)星上開展量子實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目。參與這個項(xiàng)目的研究人員胡坤利說：“我非常歡迎這種國際合作，特別是對如此重要的科學(xué)項(xiàng)目。量子技術(shù)的發(fā)展有賴于國際上多方合作，目前一些國家在這個領(lǐng)域的不同細(xì)分項(xiàng)目中都有各自優(yōu)勢，如果能結(jié)合各方力量，將有助于我們更快、更全面地實(shí)現(xiàn)量子技術(shù)的潛力?！?/p>

胡坤利提到，中國量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和運(yùn)行展示了量子通信衛(wèi)星的可行性，這將降低相關(guān)技術(shù)開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，而這些風(fēng)險(xiǎn)往往讓許多手握資金的機(jī)構(gòu)對前沿技術(shù)望而卻步，“我希望中國衛(wèi)星的發(fā)射成功能夠吸引更多人關(guān)注空間量子技術(shù)”。

筆者通過梳理發(fā)現(xiàn)，參與中國量子衛(wèi)星項(xiàng)目的奧地利著名量子科學(xué)家安東·蔡林格在接受英國《自然》雜志采訪時也表示，中國衛(wèi)星會帶動全球相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，因?yàn)槿绻袊鴪F(tuán)隊(duì)取得成功，那么其他團(tuán)隊(duì)將更容易獲得對量子衛(wèi)星的資助。

可見，我國的量子衛(wèi)星在國際上備受青睞，為世界科技界所矚目。國外同行紛紛望眼欲穿，尋求合作。相信在不久的將來，凝聚中國智慧的“墨子號”將加密世界，造福人類！

15年后或走進(jìn)中國百姓家

在激烈的全球競爭中，“第一顆量子衛(wèi)星”的頭銜確實(shí)來之不易。

潘建偉表示，墨子號發(fā)射后，如果效果達(dá)到預(yù)期，下一步還計(jì)劃發(fā)射墨子二號、墨子三號等，形成“量子星群”。量子通信估計(jì)還需10至15年才能進(jìn)入百姓生活，屆時網(wǎng)上銀行、手機(jī)支付、信用卡等就再也不怕被盜號和泄密了。

據(jù)了解，中國還將陸續(xù)發(fā)射多顆量子衛(wèi)星，力爭在2030年前后率先建成全球化的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)。

潘建偉說，如果經(jīng)過5年努力，可以得到量子衛(wèi)星“星座”。像北斗一樣，很多顆量子衛(wèi)星在空中，將改變我們在信息安全上非常被動的局面。

“目前，全球量子信息研究較為領(lǐng)先的國家主要還是集中在歐美大國，此次我國發(fā)射的量子衛(wèi)星，是繼續(xù)保持并擴(kuò)大技術(shù)優(yōu)勢，因此，從短時間看全球的量子信息研究格局會有較大改變，未來幾年我國量子信息技術(shù)研究有望通過首顆量子衛(wèi)星的發(fā)展而領(lǐng)跑世界?！敝醒衅杖A研究員王駿對筆者表示。
 

中國產(chǎn)經(jīng)新聞2016年8月20日http://news.idoican.com.cn/zgcjxwb/html/2016-08/20/content_5710495.htm?div=-1