(3)量子科學實驗衛星
——率先向“絕對安全”的通信發起實踐
如今,量子信息“不可估量的前景”,讓量子通信的實用化和產業化成為了包括歐盟、美國、日本和中國在內的各個大國爭相追逐的目標——
2008年,歐盟啟動量子通信技術標準化研究,並成立“基於量子密碼的安全通信”工程,目前,歐盟計劃啟動10億歐元的量子技術旗艦項目,旨在建立極具競爭力的歐洲量子產業。
美國同樣積極,其國防部支持的“高級研發活動”計劃將量子通信應用拓展到衛星通信、城域以及長距離光纖網絡;NASA也計劃在其總部和噴氣推進實驗室之間建立一個直線600公里、包含10個骨幹節點的遠距離光纖量子通信幹線,並計劃拓展到星地通信。
日本也提出了量子信息長期戰略。日本國立信息通信研究院計劃在2020年實現量子中繼,到2040年建成極限容量、無條件安全的廣域光纖與自由空間量子通信網絡。
中國也在發力。2013年,中科院設立了量子衛星戰略先導專項計劃,按照這一計劃,我國量子通信技術發展分三步:一是通過光纖實現城域網絡;二是通過量子中繼器實現城際網絡;三是通過衛星中轉實現可覆蓋全球的廣域網絡。
此次量子衛星的發射,開啟了第三步。
中科院國家空間科學中心主任吳季說,量子衛星需要在兩年的設計壽命中,完成星地高速量子密鑰分發實驗、廣域量子通信網絡實驗、星地量子糾纏分發實驗和地星量子隱形傳態實驗等四大任務,以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破,檢驗量子力學完備性。
——這些實驗將通過我國自主研發的星地量子通信設備完成,它能夠產生經過編碼的、甚至是糾纏的光子並發射到地面上,與之對接的地面系統則負責“接收光子”,這種光子的發射與接收被稱為“針尖對麥芒”。
這並不容易。量子衛星工程常務副總師兼衛星總指揮王建宇打了個比方:如果把光量子看成一個個1元硬幣,星地實驗就相當於要從在萬米高空飛行的飛機上,不斷把上億個硬幣發射到地面上一個不斷旋轉的儲蓄罐上,這不但要求硬幣瞄准精度,擊中儲蓄罐,而且要使得硬幣能夠準確地、源源不斷地射入儲蓄罐細長的投幣口。
“這就要求在飛行的過程中必須始終保證精確對准,跟蹤要達到相當高的精度,這也是國際上從來沒有人做過的。”王建宇說。
最終,中國科學家成功研製出量子衛星,潘建偉說,這不僅是我國量子保密通信領域“殺手鐧”技術研發的重大突破,實現了從跟隨創新到引領創新、從集成創新到原始創新的跨越,同時也是世界量子通信技術的重要創新,它有望使人類科技發展史上“最安全的通信手段”具備覆蓋全球的能力。
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