一顆有故事的衛星：全球首顆量子衛星要上天
新聞速遞
中國首顆量子科學實驗衛星將於下半年擇機發射，這是世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信，構建一個天地一體化的量子保密通信與實驗體系！作為中科院空間科學先導專項的第三顆科學衛星，量子科學實驗衛星在2011年時已正式立項。
量子衛星有何神奇之處？
為什麼要建設天地一體化的量子通信網路？
這對我們日常生活有哪些影響？
真的不會再有信息安全問題？
別急，且聽下面分解。
量子迷蹤
Q(Question)：量子是什麼東東？我要聽權威版本！
A(Answer)：構成世界的所有物質都是由很小的微粒組成的。然而，所有的微觀粒子，包括原子、分子、光子，其實它們都是量子。所以你也可以說整個世界其實就是由量子組成的。我知道你不喜歡聽概念，但是我還是要介紹：一個物理量，如果有最小的單元而不可連續的分割，就說這個物理量是量子化的，並把這最小的單元稱為量子。
Q：概念好繞呀，說白了於我何關呢？
A：量子是能量的最小單位，分子、原子、光子、電子都是量子的表現形態。從某種程度上說，人類就是一個龐大量子的集合！你每一次的呼吸，都包含著上萬億量子的進出，你說跟你有關沒關？
量子通信簡說
Q：如此高深的科學名詞，是不是離生活很遠啊？我選擇沉默。
A：永遠別做科學白痴好嘛？量子可不是啥新鮮事物，2015年9月3號紀念抗戰70周年時已運用了量子通信，量子就在我們身邊～
Q：唔，量子可以通心？心有靈犀的那種？
A：是通信！（擦汗）量子通信呢，是基於量子疊加、量子糾纏理論，通過隱形傳輸而實現的一種信息傳遞方式。不過，心有靈犀確實是可以實現嗒！
量子通信之番外
Q：啊啊啊！疊加，糾纏，隱形，你是在寫愛情科幻片腳本嗎？
A：（認真臉）量子疊加和量子糾纏是量子世界中兩個基本原理，明白它們是咋回事你就是量子領域的達人了！做個比喻吧，我們把量子比作孫悟空，孫悟空在西遊記中多次使用過分身術，其實量子也有很多個分身，現在假設量子的三個分身ABC，分別去北京、上海、廣州玩兒，但是只要其中一個分身被發現（學術說法叫被測量），ABC就會隨機消失掉兩個，可能是AB，可能是BC，可能是AC，而僅留下一個。這個就叫量子疊加原理。
Q：那量子糾纏呢？我離達人就差一步了！
A：剛才量子疊加指的是一個量子的不同分身而已。量子糾纏，是指把兩個量子糾纏在一起。糾纏在一起的量子像一對親密愛人，可以共生死。啥意思？比如李雷和韓梅梅各代表一個量子，他們結婚了（糾纏在一起），李雷和他的分身在上海和北京，韓梅梅和她的分身也在上海和北京，一旦李雷的分身被測量到了，那麼李雷和韓梅梅在同一地方的分身都會消失，他們倆都分別只留下了一個分身。這就是量子糾纏，它幫助科學家完成了量子的隱形傳態。
Q：所以就有了量子保密通信？
A：對！如果科學家想要傳輸一個秘密給收信人，就要給收信人兩樣東西，鑰匙和存放著物品的箱子。收信人只有同時收到秘鑰和箱子，才可以打開箱子取出裡面的物品。根據量子疊加原理，秘鑰就是量子的多個分身，一旦被竊聽，被測量，其他分身就會隨機消失，科學家就會發現，這把鑰匙廢掉，再寄一把，直到確保收信人拿到這把鑰匙。然後呢科學家就選擇普通方式寄出箱子就可以了，因為沒有秘鑰別人是打不開這個箱子的。這就是絕對安全的量子保密通信！
Q：說了這麼多，那量子衛星又有啥作用，用光纖傳遞量子信息就好啊，造衛星多花錢啊？
A：這是重點哦，量子的信息攜帶者光子在光纖中傳播短距離內可以完成，超過一定的距離限度則會失去信號，但光子在大氣層中卻可以傳遞幾千公里，因此就需要衛星來協助。不僅如此，它還能作為地面上兩個實驗站的中介，使其形成區域通信網路，海量信息穿梭如影，且無條件安全，簡直不要太美好！
量子通信衛星物語
Q：那量子通信衛星的原理是什麼呢？
A：量子衛星上空後，它發出一連串的單光子，由地面上的光學實驗站所接收再進行解碼，如果成功，就相當於完成了通信。這樣也是為了實現天地之間的量子保密通信做準備，有望建成大範圍的全球量子通信網路。
Q：靠這一顆衛星能完成全球保密通信網路？
A：沒那麼簡單！如果這顆衛星能實現天地之間的量子通信，那繼此之後，陸續會有其他量子衛星與他並肩作戰，實現全球化廣域的量子保密通信網路指日可待～
「京滬」幹線
Q：量子衛星這麼膩害，我有生之年能盼到全球化那天嗎？
A：咳咳，請相信我！中國預計在2030年實現量子通信的全球化，除開需要量子衛星發揮功效，還有地面上的光纖量子通信骨幹網路協同完成任務。準確來說，量子科學實驗衛星是起到「探路者」的作用，它的成功意味著天地在理論和實際中都能完美接洽。
Q：怎麼半路又殺出個通信骨幹網路，它和量子衛星有什麼不同？
A：骨幹網路就是光纖量子通信骨幹網工程——「京滬幹線」項目。在北京和上海之間實現量子通信，總長2000餘公里，從北京出發，經過濟南、合肥再到上海，今年年底將交付使用。它好比是連接地面上的各個城市、每個信息傳輸點的無形大網，量子衛星就好比是一桿將這張網射向太空的「標槍」。衛星在天上，骨幹網路在地上，天地配合才能實現全球化通信啊～
量子通信特點
Q：現有的通信渠道已經足夠使用，這廝是來分一杯羹？
A：哦，忘了告訴你，量子通信最大最大的好處就是絕對安全！絕對！你沒聽錯哦！傳統的通信方式無非是在傳輸介質和加密數據上下功夫，但黑客攻擊和網路竊聽依舊此消彼漲，而量子通信則完美擊破此壁壘。你難道不想體驗一下被安全感滿滿包圍的感覺？
Q：別忽悠，絕對這種微商電商慣用的字眼簡直像欺騙，你不解釋清楚別走。
A：知道嗎？傳統的數字計算加密方法都是可以破譯的，只是時間長短。量子保密通信就好比要給接受者鑰匙和保險箱，他拿到保險箱之後我們再利用量子態來傳遞秘鑰，一旦被截獲，量子的狀態會改變，變成無意義的信息，而接受者也能立馬察覺，直到一把新的鑰匙安全無誤地被接收。
量子通信暢想
Q：聽起來好棒，那到底有沒有更實際一點點的利益呢？
A：支付寶、網銀不怕盜號！類似斯諾登這種泄密事件不會再有！任何不安全的通信都狗帶！
Q：但我想去外太空，有沒有辦法幫幫我？
A：這都不是事兒！現在潘大大（好吧，潘建偉院士）正在進行粒子傳輸項目的研究，有可能幾年或幾十年後，「瞬間移動」和「星際穿越」都將變為生活的日常。不過屆時，科幻片導演估計得在家裡蹲了……
請您繼續閱讀更多來自 漫科普 的精彩文章:
森林之樹可以互發「微信」，阿凡達的世界其實就在眼前不想做段子手的巴普洛夫不是好科學家明明可以靠臉吃飯他卻是程序猿，碾壓了全世界人民的智商數學告訴你，世界上最美的女人長什麼樣蚊子隨身攜帶六把刀，比吃西餐還複雜的吸血技巧
TAG:漫科普 |
※火衛一：火星上空的衛星
※地球只有一顆衛星，但以前可能出現過第二顆衛星！
※「每日一天文圖」火衛一：火星上空的衛星
※揭秘全球首顆量子衛星
※我國研發的全球首顆量子衛星上天啦 但什麼是量子通訊呢？
※最新消息：科學家提出天王星衛星是一個漂浮的星球
※中國將發射世界第一顆量子衛星
※天王星最亮的衛星，竟是表面坑窪的天衛一
※木星的衛星很多，但它們是木星最大的幾顆衛星
※美國宇航局公開最新土星衛星照，一顆可能生命存在的星球！
※天王星有一道三角形的環，它的衛星正在一個一個地消失
※天王星有一道三角形的環，它的衛星正在一個個消失？
※火星的第三個衛星去哪裡了？
※衛星還有自己的天然衛星嗎？
※遙感衛星一號是遙感系列衛星的第一顆
※外媒：中國航天夢的下一步是載人月球登陸和火星衛星的發射
※世界上第一顆人造衛星 人造衛星發射有何意義
※歐洲的太空總署認為，火星的衛星福波斯，是一顆人造衛星
※歷史上的今天，我國第一顆人造衛星東方紅一號發射成功