原標(biāo)題:關(guān)注|中國的這招“絕殺”,,將深刻影響十三億人的未來
2018年3月3日,,北京人民大會(huì)堂北大廳,全國政協(xié)十三屆一次會(huì)議首次開啟“委員通道”。當(dāng)天下午中外記者云集,,在通道前,面對(duì)記者的“長槍短炮”,,有“量子之父”之稱的全國政協(xié)委員,、中科院院士潘建偉的話擲地有聲:“在量子保密通信方面,我國處于全面領(lǐng)先地位,?!?/p>
時(shí)間回到兩年前,2016年8月16日凌晨,,中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”,。
量子通信原理上可以提供一種不能破解,、不能竊聽的安全信息傳輸方式,,量子信息技術(shù)甚至被比作和平年代的“核武器”。未來以量子信息技術(shù)為代表的量子革命將對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生巨大影響,。
潘建偉院士與他的“天地一體化廣域量子通信技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)”經(jīng)過長達(dá)10余年的協(xié)同攻關(guān),,在國際上率先實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)的星地量子通信,,圓滿實(shí)現(xiàn)全部既定科學(xué)目標(biāo);取得了天地一體化廣域量子通信技術(shù)的重大突破,。
“通過未來五到十年的努力,,我們希望能夠構(gòu)建一個(gè)天地一體化的量子保密通信網(wǎng)絡(luò),來保護(hù)千家萬戶的信息安全,。”潘建偉說,。
2016年8月16日凌晨,酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,,中國長征二號(hào)丁火箭第29次成功發(fā)射,。與以往的28次發(fā)射并無不同,成功將它運(yùn)載的人造衛(wèi)星送入了預(yù)定軌道,。可是這次發(fā)射卻又有所不同,,具有特別重要的意義,,因?yàn)檫@次發(fā)射升空的,,是世界上首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。
中國的這一“石破天驚”的舉動(dòng),,立即引起世界各國的關(guān)注,。
量子通信技術(shù)被比作和平年代的“核武器”,原理上可以提供一種不能破解,、不能竊聽的安全信息傳輸方式,,可以從根本上解決國防、金融、政務(wù),、商業(yè)等領(lǐng)域的信息安全傳輸問題,。
正如中國科學(xué)院院長白春禮所言,,“墨子號(hào)”成功發(fā)射開啟了全球化量子通信,、空間量子物理學(xué)和量子引力實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的大門,為中國在國際上搶占了量子科技創(chuàng)新制高點(diǎn),,成為國際同行的標(biāo)桿,,實(shí)現(xiàn)了“領(lǐng)跑者”的轉(zhuǎn)變。
“墨子號(hào)”命名的故事
兩年前,,中國成功發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”,。那么這顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星為什么命名為“墨子號(hào)”,?我國量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士潘建偉在接受媒體采訪時(shí)透露,“衛(wèi)星之名取自于我國科學(xué)家先賢,,體現(xiàn)了我們的文化自信,。”
我國古代哲學(xué)家,、墨家學(xué)派創(chuàng)始人墨子也是一位鮮為人知的偉大科學(xué)家,。墨子是最早研究光的,大約兩千多年前,,墨子和他的學(xué)生做了世界上第一個(gè)小孔成倒像的實(shí)驗(yàn),并解釋了小孔成倒像的原因,,指出了光的直線傳播的性質(zhì),,這是對(duì)光直線傳播的第一次科學(xué)解釋。
▲“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”工作示意圖
《墨經(jīng)》中這樣紀(jì)錄了小孔成像:“景到,,在午有端,,與景長,,說在端?!薄熬?。光之人,煦若射,,下者之人也高,;高者之人也下。足蔽下光,,故成景于上,;首蔽上光,故成景于下,。在遠(yuǎn)近有端,,與于光,故景庫內(nèi)也,?!?/p>
《墨經(jīng)》里記載世界上第一個(gè)“小孔成像”實(shí)驗(yàn),解釋了小孔成倒像的原因,,而這正是現(xiàn)代照相技術(shù)原理的起源,。
命名“墨子號(hào)”正是對(duì)這顆“世界首發(fā)”衛(wèi)星的最好定義?!澳邮悄壳皳?jù)文獻(xiàn)記載第一個(gè)通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證光線沿直線傳播的科學(xué)家,。從某種意義上,他也是第一個(gè)提出牛頓第一定律的人,?!迸私▊フf。
遭遇前所未有的技術(shù)難題
潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的中國量子通信團(tuán)隊(duì)取得了舉世矚目的重要成果,,在這當(dāng)中他們?cè)庥隽嗽鯓拥募夹g(shù)難題,?
潘建偉曾介紹,在量子通信技術(shù)的研發(fā)過程中,,首先要面對(duì)的是制備單個(gè)光量子的技術(shù)難題,。他舉了一個(gè)非常形象的例子來解釋這一關(guān)鍵技術(shù)的難度:一個(gè)普通的15瓦左右的燈泡每秒鐘輻射出的光量子個(gè)數(shù)可達(dá)百億億個(gè),想要實(shí)現(xiàn)單個(gè)光量子的制備就如同在這百億億個(gè)光量子發(fā)射出來的瞬間捕捉到其中的某一個(gè),,技術(shù)難度可想而知,。
▲潘建偉院士演示實(shí)用化量子通信產(chǎn)品進(jìn)行遠(yuǎn)距離保密通話,。新華社發(fā)
另一個(gè)難題是單光子的探測(cè),。單個(gè)光子已經(jīng)是光能量的最小單元,能量是非常微弱的,,需要發(fā)展出非常精密和高效的單光子探測(cè)技術(shù),。具備了單個(gè)光量子的制備和探測(cè)能力后,,才能夠?qū)崿F(xiàn)安全的量子通信。這僅僅指的是地面上的量子通信,,而要實(shí)現(xiàn)量子衛(wèi)星與地面的星地通信難度更可想而知,。
▲工作人員調(diào)試超冷原子光晶格平臺(tái)的激光伺服系統(tǒng),。 新華社發(fā)
研究團(tuán)隊(duì)成員王建宇教授細(xì)數(shù)了“墨子號(hào)”衛(wèi)星的種種難關(guān):“舉個(gè)例子,,要從1000公里的高度把一個(gè)個(gè)光子發(fā)射到地面站,這就好比在萬米高空高速飛行的飛機(jī)上,,同時(shí)向地面兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的投幣口細(xì)長的儲(chǔ)蓄罐扔進(jìn)一個(gè)個(gè)硬幣,。儲(chǔ)蓄罐的投幣口是細(xì)長的,相當(dāng)于光的偏振,,它是有方向的,,硬幣要把方向?qū)貌拍苋舆M(jìn)去,而且不是扔一個(gè),,要兩邊同時(shí)都扔準(zhǔn)才行,。”
王建宇說,,他們做過一個(gè)計(jì)算,,一根火柴劃一下大概有1017個(gè)光子,而衛(wèi)星地面站的探測(cè)能力,,相當(dāng)于在地球上的人不用任何儀器,,要發(fā)現(xiàn)在月亮上有人劃了一根火柴?!按送?,還要在每秒一億個(gè)光子里面,搞明白我們探測(cè)到的是第幾個(gè)光子,,這些光子都是排好隊(duì)的,,抓一個(gè)就要知道它是第幾個(gè),這樣才能用來做密鑰,。而這對(duì)于量子通信的諸多難題而言,,只是非常簡單的一個(gè)小細(xì)節(jié)?!蓖踅ㄓ钫f,。
搶占量子科技創(chuàng)新制高點(diǎn)
“量子通信”是利用量子比特作為信息載體來傳輸信息的通信技術(shù),可在確保信息安全,、增大信息傳輸容量等方面突破經(jīng)典信息技術(shù)的極限,。量子通信有兩種最典型的應(yīng)用,一種是量子密鑰分發(fā),,另一種是量子隱形傳態(tài),。量子密鑰分發(fā)克服了經(jīng)典加密技術(shù)內(nèi)在的安全隱患,是迄今為止唯一被嚴(yán)格證明原理上無條件安全的通信方式,,可以從根本上解決國防,、金融、政務(wù),、商業(yè)等領(lǐng)域的信息安全傳輸問題,。
▲資料圖片:2017年6月15日,,在烏魯木齊南山觀測(cè)站,,“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星過境,科研人員在做實(shí)驗(yàn)(合成照片),。新華社記者 金立旺 攝
這聽上去“玄而又玄”的“黑科技”正影響改變著我們的現(xiàn)在和未來——我國科學(xué)家自主研制的量子通信裝備,,已經(jīng)為60周年國慶閱兵、黨的“十八大”“十九大”,、紀(jì)念抗戰(zhàn)勝利70周年閱兵等國家重要政治活動(dòng)提供了信息安全保障,。中國銀監(jiān)會(huì)銀行業(yè)監(jiān)管信息報(bào)送、中國人民銀行人民幣跨境收付信息管理系統(tǒng),、中國工商銀行網(wǎng)上銀行數(shù)據(jù)異地災(zāi)備系統(tǒng),、阿里巴巴商業(yè)數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)鹊龋玫亩际橇孔颖C芡ㄐ偶夹g(shù),。
▲資料圖片:地星量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn),,2017年4月拍攝于西藏阿里,。(中科院供圖)
2018年1月21日,“2017科技盛典”頒獎(jiǎng)典禮在央視演播大廳隆重舉行,。潘建偉領(lǐng)銜的“天地一體化廣域量子通信技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)”入選年度科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),。中國科學(xué)院院長白春禮為該團(tuán)隊(duì)頒獎(jiǎng)。
經(jīng)過長達(dá)10余年的協(xié)同攻關(guān),,該研究團(tuán)隊(duì)取得了天地一體化廣域量子通信技術(shù)的重大突破,。他們自主研制了世界上首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”,在國際上率先實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)的星地量子通信,,圓滿實(shí)現(xiàn)全部既定科學(xué)目標(biāo),;國家量子保密通信“京滬干線”通過總技術(shù)驗(yàn)收,使得我國的量子通信研究水平全面處于國際領(lǐng)先地位,。結(jié)合“京滬干線”與“墨子號(hào)”的天地鏈路,,中國和奧地利之間在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)了距離達(dá)7600公里的洲際量子密鑰分發(fā),,標(biāo)志著天地一體化廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)雛形已經(jīng)形成。
正如白春禮所言,,“墨子號(hào)”開啟了全球化量子通信,、空間量子物理學(xué)和量子引力實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的大門,為中國在國際上搶占了量子科技創(chuàng)新制高點(diǎn),,成為國際同行的標(biāo)桿,,實(shí)現(xiàn)了“領(lǐng)跑者”的轉(zhuǎn)變。
未來已來,,重任在肩
面對(duì)這一深刻影響未來的科技競(jìng)爭(zhēng),,傳統(tǒng)科技強(qiáng)國都在積極整合各方面的研究力量和資源,力爭(zhēng)在量子信息技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用方面占據(jù)先機(jī),。
歐盟委員會(huì)發(fā)布《量子宣言(草案)》,,呼吁歐盟成員國和歐盟委員會(huì)發(fā)起資助達(dá)10億歐元的量子技術(shù)旗艦計(jì)劃,確保歐洲的量子產(chǎn)業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)藍(lán)圖中的領(lǐng)導(dǎo)地位,。美國國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)發(fā)布《先進(jìn)量子信息科學(xué):國家挑戰(zhàn)及機(jī)遇》報(bào)告,。美國政府每年斥資2億美元資助量子信息科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。
為此,,我國也進(jìn)一步發(fā)力,,“十三五”規(guī)劃中也將量子通信作為重大科技項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)支持。國家發(fā)改委正式啟動(dòng)國家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目,,計(jì)劃通過10年左右的努力,,建成面向“一帶一路”、服務(wù)國家戰(zhàn)略需求,、規(guī)模最大,、技術(shù)最先進(jìn)的總里程約3.5萬公里的量子保密通信互聯(lián)網(wǎng)。
同時(shí),,面向構(gòu)建覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)期目標(biāo),,我國正計(jì)劃建設(shè)業(yè)務(wù)化運(yùn)行的量子密碼衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),將發(fā)射多顆低軌量子通信衛(wèi)星組成量子星座,,提供覆蓋全球的量子密碼分發(fā)服務(wù),,量子保密通信服務(wù)將從二維平面擴(kuò)展到三維空間,星地量子密鑰分發(fā)的實(shí)用化和規(guī)?;瘧?yīng)用正加速到來,。
“在量子保密通信方面,我國處于全面領(lǐng)先地位,?!苯衲陜蓵?huì)首次開啟“委員通道”,全國政協(xié)委員潘建偉在“委員通道”接受中外媒體采訪時(shí)表示:“通過未來五到十年的努力,我們希望能夠構(gòu)建一個(gè)天地一體化的量子保密通信網(wǎng)絡(luò),,來保護(hù)千家萬戶的信息安全,。”
來源:科技日?qǐng)?bào)
新華社北京11月21日電?特寫:中國“核司令”,,并未遠(yuǎn)行…… 新華社記者于曉泉 11月21日,,北京,八寶山革命公墓禮堂,。 程開甲同志的遺體安臥在鮮花翠柏中,,告別者依依不舍