俞银姬转自博讯网
试验卫星"墨子"向两个距离1200公里的、建立在山顶的地面站发射信号。
量子的不确定性让进行秘密通讯的人知道他们是否受到了监视:监听者的努力会扰乱整个通讯连接。
人们在上世纪80年代最初了解到了这个概念,后来这个概念又得到进一步发展。
在典型状态下,光子是一对对被创造诞生的,像孪生量子一样,无论他们被分开多长时间,发送了多远,他们的量子特性保持不变。网店和顾客解读光子就能得到用来加密的数字密匙。在监听者侦测导致干扰的情况下,网店和顾客就得不到数字密匙和加密信息。
2008年在维也纳建立的实验室成功地使用电讯光缆穿越整个城市发送所谓的"纠缠光子"。但是即使最清晰透明的光纤,如果很长的话,相对光来说它们都是混浊的。去年中国建造了连接北京和上海的长达2000公里的光纤,其间每100公里就需要一个中继站,但这些中继站也成了未来量子黑客攻击的薄弱环节。
蔡林格(Anton Zeilinger)解释说,这也就是通过卫星进行量子通讯的原因。蔡林格在量子通讯领域进行了开创性研究,他也是维也纳网络的创立者。
他说"在地面,通过空气,通过玻璃纤维,传送超不过200公里。因此如果想远距离传送信号,就只能选择在外层空间的卫星。"
在太空真空中,因为没有原子,至少原子数量微乎其微,因此量子信号受到的干扰很少。
这就是为什么中国的"墨子"卫星测试具有重要意义的原因。这种测试已经证明了在太空建立的网络是可行的,这个结果发表在最近一期的科学杂志上。
技术的杰作
但实际操作上实现上述构想并不容易。卫星每天,或每晚,只有在不到5分钟时间里穿越中国上空的500公里距离,因为太阳强光会轻易淹没量子信号。"墨子"号卫星的精密光学设备产生至关重要的光子对,并向建在中国高山上的望远镜发射。
潘建伟在中国科技大学自己的办公室对BBC记者说,他在2003年的时候有了上述设想,当时许多人认为那是个疯狂的想法。他说,因为在实验室里做复杂的量子光纤实验当时的挑战性就很大,你怎么能在几千公里的距离作同样的试验,而且光学设备是被安装在以每秒8公里速度飞行的卫星上面?
当卫星飞越中国上空的时候,用激光束指引卫星的光学设备,让他们瞄准地面基站。不过由于云雾,尘埃和大气波动干扰,卫星上发出的大部分光子不能到达目标,每秒产生的1000多万对光子中只有一对能够成功抵达。