量子通信是量子科技三大方向之一，經(jīng)過20多年的努力，中國在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從跟跑到領(lǐng)跑的重大轉(zhuǎn)變。
近日，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”牽手“京滬干線”，我國科研團(tuán)隊(duì)成功組建了世界上首個(gè)天地一體化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)4600公里的綜合通信鏈路距離跨越，也為我國未來實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這一成果在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表?！蹲匀弧冯s志審稿人評(píng)價(jià)稱，這是地球上最大、最先進(jìn)的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，是量子通信“巨大的工程性成就”。
日前，在騰訊新聞“空天計(jì)劃”推出的《星空對(duì)話》欄目第四期上，北京跟蹤與通信技術(shù)研究所高級(jí)工程師、北斗地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師盧鋆，對(duì)話中國科學(xué)院院士，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星工程常務(wù)副總設(shè)計(jì)師、衛(wèi)星總指揮，中科院上海技術(shù)物理研究所研究員王建宇，針對(duì)量子通信的技術(shù)突破和應(yīng)用，展開了深入剖析和解讀。
王建宇表示， 許多人對(duì)于量子通信都存在一定誤解。事實(shí)上，量子通信是現(xiàn)有通信技術(shù)的補(bǔ)充，并不能完全替代它們，它的作用是給普通的通信技術(shù)提供一種在密鑰分發(fā)過程當(dāng)中無法破譯的密碼。之所以現(xiàn)在叫“量子通信”是因?yàn)樽钤绲臅r(shí)候名稱是從國外直接翻譯過來，Quantum Communication被翻譯成了量子通信，其實(shí)更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f， 量子通信就是產(chǎn)生一種不可破譯的密碼。
量子通信作為排頭兵走在通信技術(shù)、信息革命的最前列，它是一個(gè)非常重要的突破點(diǎn)。那么，這個(gè)突破點(diǎn)的核心在哪兒？
對(duì)此，王建宇解釋，上個(gè)世紀(jì)初有兩個(gè)非常著名的物理學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)，一個(gè)是愛因斯坦創(chuàng)建的家喻戶曉的“相對(duì)論”，還有一個(gè)就是量子力學(xué)。量子力學(xué)作為四大力學(xué)之一，起到了非常大的作用，而且愛因斯坦本身就是量子力學(xué)的奠基人之一，他的第一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)原因就是提出了光電效應(yīng)，提出了光是粒子化的，這就是量子力學(xué)的一個(gè)核心概念。
“雖然量子力學(xué)并沒有像相對(duì)論那么廣為人知，但是在大學(xué)的課程中量子力學(xué)是必修課程，它揭示了微觀世界粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?？梢赃@么說，如果沒有量子力學(xué)，就沒有現(xiàn)在的半導(dǎo)體工業(yè)，大家每天在用的手機(jī)，都不會(huì)存在。”王建宇說。
圖片來源：視覺中國
近些年量子力學(xué)又熱起來的原因是在量子力學(xué)理論中，存在很多理論上可以推導(dǎo)出來，但是現(xiàn)實(shí)上還不能解釋的現(xiàn)象。近幾年來，由于物理和科技的發(fā)展，很多現(xiàn)象可以通過實(shí)驗(yàn)去解釋了，甚至可以為我們所用，這相當(dāng)于量子力學(xué)又迎來了新一輪的革命。
“這也是我們現(xiàn)在所說的所謂‘量子信息學(xué)’，它包含了以下三大部分：量子通信、量子計(jì)算、量子測(cè)量?！蓖踅ㄓ钫f。
對(duì)于未來量子通信領(lǐng)域的發(fā)展，王建宇認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)發(fā)展是很復(fù)雜的一件事情。大家目前很看好量子這個(gè)賽道，投資市場(chǎng)也比較火爆。 但讓量子真正產(chǎn)業(yè)化，它的門檻比較高，還會(huì)有很多困難。如果是補(bǔ)充作為密鑰，真正做起來市場(chǎng)也是巨大的。在量子測(cè)量、導(dǎo)航應(yīng)用方面，還有一些量子成像、量子雷達(dá)等，首先會(huì)在國家安全上得到一些應(yīng)用，也會(huì)出現(xiàn)一些相應(yīng)的產(chǎn)品。投資量子領(lǐng)域是好事，但是風(fēng)險(xiǎn)也要看得到。
未來，在量子計(jì)算包括量子探測(cè)領(lǐng)域，還有哪些發(fā)展和探索？王建宇指出，首先，在量子測(cè)量方面，量子探測(cè)要用的就是量子陀螺，目前很多人都已經(jīng)在做了，它比傳統(tǒng)的陀螺高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。其次，量子定位可以通過量子的辦法降低干擾，提高精度。同時(shí)，用量子的方法也可以做重力場(chǎng)的傳感器，這也可以提高精度。第三，在遙感領(lǐng)域有一種新的量子成像，理論上可以對(duì)傳統(tǒng)遙感成像理論提出一些挑戰(zhàn)，但是它離真正達(dá)到現(xiàn)在成像的效果還有很多路要走，原理已經(jīng)有所突破。量子測(cè)量非常實(shí)用，是具有潛力的發(fā)展領(lǐng)域。
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