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今天新闻联播头条说的“墨子号”吃瓜群众看懂了没
(博讯北京时间2016年8月17日 转载)
    
    来源:北青网
    

    政知君是个学渣,尤其在科技方面。
    
    但这并不影响政知君有一颗好(ba)学(gua)的心。
    
    政知君有边吃早饭边刷手机的习惯,发现我国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”的消息已在朋友圈刷屏。
    
    晚上七点,这事还上了政知道全体小伙伴最喜欢看的新闻联播的头条!
    
    好学的政知君怎能错过这种喜大普奔的重要新闻呢!于是依依点开,准备研习。然鹅,这并没有什么用。。。因为看不懂。。。
    
    量子卫星是中国科学院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一,其主要科学目标是借助卫星平台,进行星地高速量子密钥分发实验,并在此基础上进行广域量子密钥网络实验,以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破;在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验,开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。
    
    我国自主研发的量子卫星突破了一系列高新技术,包括同时瞄准两个地面站的高精度星地光路对准、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等工程级关键技术等,卫星设计寿命为两年。
    
    上面的每一个字政知君都认识,但拼在一起,就不知道在说啥了。
    
    如果你也和政知君一样,看不懂上面那段文字说的是啥,请继续和政知君一起学习+讨论以下内容。放心,都是看得懂的。如果你对于理解上面那段文字轻松无压力,请移步留言区,用智商和学识来碾压政知君吧!
    
    OK,我们开始小组讨论!
    
    什么是量子?
    
    来看定义:量子是物理世界里最小的、不可分割的基本个体。可以说,整个世界都是由量子组成的。而量子理论,被称为物理世界的百岁“幽灵”。
    
    如果这个定义也看不懂,就请记住量子小!很小!!特别小!!!
    
    德国整合量子科学和技术中心负责人托马索·卡拉尔科说:“量子的技术如今已进入我们的日常生活,没有量子力学,我们就不会有晶体管和激光器,也不会有计算机和互联网。”
    
    什么是量子通信?
    
    在讨论量子通信之前,我们先来看两个概念:量子叠加原理和量子纠缠。
    
    什么是量子叠加原理?
    
    “这就好比孙悟空的分身术”,量子卫星首席科学家、中科院院士潘建伟解释道,“一个孙悟空同时出现在多个地方,孙悟空的各个分身就像是他的叠加态。在日常生活中,我不可能同时出现在两个地方,但在量子世界里,作为一个微观的客体,它同时出现在许多地方。”
    
    什么是量子纠缠?
    
    所谓的量子纠缠,则意味着两个纠缠在一起的量子就像有心电感应的双胞胎,不管两个人的距离有多远,当哥哥的状态发生变化时,弟弟的状态也跟着发生一样的变化。“如果这两个光量子呈纠缠态的话,哪怕是千公里量级或者更远的距离,大家认为,还是会出现遥远的点之间的诡异互动。”潘建伟说,两个处于纠缠状态的粒子无论相距多远,都能“感应”对方状态,爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”。科学家就可以利用这种效应将甲地某一粒子的未知量子态,在乙地的另一粒子上还原出来。
    
    量子通信正是基于量子的这两个特性。随着这两种特性被科学家不断认识,适用于实际应用的新技术也被逐渐开拓出来,量子通信就是其中之一。
    
    通常认为,量子通信分为两种,一种是量子保密通信(量子密钥分发);另外一种是量子隐形传态。
    
    量子保密通信,就好比一个人想要传递秘密给另外一个人,需要把存放秘密的箱子和一把钥匙传给接收方。接收方只有用这把钥匙打开箱子,才能取到秘密。没有这把钥匙,别人无法打开箱子,而且一旦这把钥匙被别人动过,传送者会立刻发现,原有的钥匙作废,再给一把新的钥匙,直到确保接收方本人拿到。
    
    为何钥匙被别人一碰,就能立刻被知晓呢?因为,科学家利用了上面提到过的量子有多个叠加态的原理,用量子作为密钥。这样一来,一旦有人试图截获或测试量子密钥,就会改变量子状态,科学家便能立刻从改变中发现有人动了钥匙。
    
    量子隐形传态也利用了量子的两大特性,通过隐形传输实现信息传递。
    
    “墨子号”上天有什么意义?
    
    潘建伟表示,量子卫星的成功发射和在轨运行,将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位,实现国家信息安全和信息技术水平跨越式提升。《三体》作者刘慈欣16日在接受媒体采访时称,作为非专业人员,不了解技术细节,但此次量子卫星发射成功除了科研意义以外,对今后的通信安全也很重要。量子卫星可以建立加密的量子通信通道,从理论上说这种加密不可破解,是最为有效可靠的加密措施,能够极大提高通信的安全性。这在我国的军事、国防、政治、经济等各方面都有很大意义。
    
    跟我们的日常有什么关系?
    
    “大规模推广量子通信应用后,将极大提高人们信息传输的私密性和安全性。”潘建伟说,建好“量子互联网”后,人们不用再担心任何信息泄露,从而避免恶意攻击和欺诈行为。
    
    量子保密通信,能够从三个方面保障信息安全。第一,发送者和接收者之间的信息交互是安全的,不会被窃听或盗取。第二,“主仆”身份能够自动确认,只有主人才能够使唤“仆人”,而其他人无法指挥“仆人”。第三,一旦发送者和接收者之间的传递口令被恶意篡改,使用者会立刻知晓,从而重新发送和接收指令。
    
    “信息安全根本上需要解决的,就是传输内容不被别人知道、保证接收者是和发送者对话,以及信息不被篡改。”潘建伟说,仅仅发射一颗卫星是不够的,只有形成星座才能建构起网络,而且需要地面配置相应基础设施,确保网络联接到千家万户。
    
    “比如,将来可以在手机中植入量子加密芯片,用来接收并存储密钥。”潘建伟描述了一幅未来场景,人们只需要每天在家里,将手机和量子密钥分发机连接,就能够实现保密通信。“走到这一步,还需要对网络基础设施进行改造,制定通信标准等,10年至15年,有望实现。”
    
    得益于这种绝对安全性,量子通信不仅应用于百姓日常通信,也可用于水、电、煤气等能源供给和民生网络基础设施的通信保障,还可应用于国防、金融、商业等领域,势必对产业界和科技界产生巨大变革。
    
    为什么是“墨子号”?
    
    潘建伟表示,墨子最早提出光线沿直线传播,设计了小孔成像实验,奠定了光通信、量子通信的基础。以中国古代伟大科学家的名字命名量子卫星,将提升我们的文化自信。
    
    有“三体迷”表示,量子卫星之所以被命名为“墨子”恐怕多多少少受到了《三体》的影响。对此,刘慈欣说,“不可能受到我的影响,命名跟我没关系”。 (博讯 boxun.com)
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