量子通信

这个名称听起来是不是很高大上,它确实应该高大上。量子因特网。

信息的获取是现代人需要的技能之一,牵扯到多方面的价值,保障信息传递的安全高效不得不受到重视。具备信息传输高效和绝对安全的量子信息是下一代IT技术的支撑性研究。

先给出一个百度百科的定义,量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。发展二十多年,终于完成从理论到实验到实用化的发展。

1982年,法国物理学家艾伦·爱斯派克特(Alain Aspect)及他的小组证实了微观粒子的“量子纠缠”现象。也证实了爱因斯坦的幽灵——超距作用的存在,即任何两种物质之间不管距离多远,都有可能相互影响,不受四维时空的约束,是非局域的,宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系。

1993年,美国科学家C.H.Bennett提出了量子通信的概念。使得爱因斯坦的“幽灵”——量子纠缠效益开始真正发挥其真正的威力。之后,又有6位来自不同国家的科学家,基于量子纠缠理论提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案,认识到可以用量子态作为信息载体,通过量子态的传送完成大容量信息的传输,实现原则上不可破译的量子保密通信。

1997年,在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作,首次实现了未知量子态的远程传输。

2003年,韩国、中国、加拿大等国的学者提出了诱骗量子密码理论方案,彻底解决了真实系统和现有技术条件下量子通信的安全速率随距离增加而严重下降的问题。

2006年,欧洲科学家让光子在自由空间而不是光纤中完成了一次量子通信过程。通过人造卫星来发送光子的可能性得到验证。

2008年,一支意大利和奥地利科学家报道首次识别出从地球上空1500公里处的人造卫星上反弹回地球的单批光子,实现了太空绝密传输量子信息的一大突破,表明在太空和地球之间可以构建安全的量子通道来进行信息传输,这样的通信方式可以用于全球通信。

2009年,潘建伟的科研团队正式在3节点链状光量子电话网的基础上,建成了世界上首个全通型量子通信网络,首次实现了实时语音量子保密通信,标志着我国在城域量子网络关键技术方面已经达到了产业化的要求。

2010年,中国科技大学和清华大学的研究人员将自由空间量子通信距离从先前的数百米提高到16公里,再刷新到97公里。合肥城域量子通信试验示范网启动建设,投入经费达6000多万元,1年多的努力后建成具有46个节点的量子通信网覆盖主城区,使用光纤约1700公里,通过6个接入交换和集控站,连接40组“量子电话”用户和16组“量子视频”用户,各方面指标达到设计要求,于2012年通过验收并正式投入使用。

2011年,将量子通信距离延长到100公里,这意味着可以从地面与卫星进行通信,全球范围的量子通信正在变成现实。

2012年,中国科学家潘建伟等人在国际上首次成功实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发,为发射全球首颗“量子通讯卫星”奠定技术基础。他们潘获得年度国际量子通信奖。

2016年,“京沪干线”项目也完成交付,传输距离达2000多公里,连接北京、济南、合肥、上海等城域网络等量子保密通信线路。同年,中科院院士潘建伟担任首席科学家的量子科学实验将卫星“墨子号”发射,有望开启“天地一体化”量子通信实用化。

提高4G,现在大家已经不在陌生,5G通信将在2020年正式实现商用,速度达到1.25GB/s,量子通信将是比5G更快的通信技术。

直至今日,量子通信还在普及的路上。

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