精彩！這段“星路歷程”只有80秒，信息量卻很大（2）

“墨子號(hào)”的三大目標(biāo)是啥？

在衛(wèi)星和地面之間這么遠(yuǎn)的距離進(jìn)行量子實(shí)驗(yàn)，這在人類歷史上也是首次。“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)的三大科學(xué)目標(biāo)究竟是什么？

量子密鑰分發(fā)

通信安全是國家信息安全和人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活的基本需求，與經(jīng)典通信不同，由于量子具有不可分割和不可復(fù)制等特性，量子通信被認(rèn)為是目前已知不可竊聽、不可破譯的絕對(duì)安全的通信方式。

科研團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)星地之間千公里級(jí)的量子密鑰分發(fā)，打破此前最遠(yuǎn)記錄，并大幅提升密鑰的傳輸效率。

應(yīng)用：通過量子衛(wèi)星 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離保密通信

由于外太空光信號(hào)損耗非常小，而且衛(wèi)星具有方便覆蓋全球的獨(dú)特優(yōu)勢，量子衛(wèi)星被認(rèn)為是建立全球量子保密通信網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。量子衛(wèi)星首席科學(xué)家中科院潘建偉院士介紹，以星地量子密鑰分發(fā)為基礎(chǔ)，將衛(wèi)星作為中繼，可以實(shí)現(xiàn)地球上任意兩點(diǎn)的密鑰共享，也就意味著遙遠(yuǎn)兩地的用戶通過共享量子密鑰，就能夠?qū)崿F(xiàn)絕對(duì)安全的保密通信。

量子糾纏分發(fā)

量子糾纏是奇特的量子力學(xué)現(xiàn)象。通俗地說，兩個(gè)處于糾纏狀態(tài)的量子就像有“心靈感應(yīng)”，無論相隔多遠(yuǎn)，一個(gè)量子狀態(tài)變化，另一個(gè)也會(huì)改變。愛因斯坦稱之為“鬼魅般的遠(yuǎn)距作用”。

△量子糾纏分發(fā)示意圖

中國的科學(xué)家們通過“墨子號(hào)”衛(wèi)星，從太空將一對(duì)相互“糾纏”的量子“分發(fā)”到青海德令哈和云南麗江兩個(gè)地面站，發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)相距超過1200公里的實(shí)驗(yàn)站之間，量子的“糾纏效應(yīng)”仍然有效。并通過數(shù)千對(duì)量子的實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)了這一成果。 （詳情點(diǎn)擊：厲害了！中國科學(xué)家用嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)證 回答了愛因斯坦的“百年之問”）

應(yīng)用：驗(yàn)證超遠(yuǎn)距離作用 為量子網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)距離通信提供實(shí)驗(yàn)手段

專家表示，在地面的兩個(gè)地點(diǎn)之間建立量子糾纏，可為未來的量子網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)距量通訊研究提供一個(gè)非常好的實(shí)驗(yàn)手段。這種技術(shù)也為未來在空間尺度檢驗(yàn)廣義相對(duì)論，為未來探索物理學(xué)的領(lǐng)域提供一種很好的技術(shù)手段。

量子隱形傳態(tài)

時(shí)空穿越一直是人類的夢(mèng)想。在量子世界中，這種時(shí)空穿越的現(xiàn)象卻真的存在，而這就是“墨子號(hào)”的第三個(gè)實(shí)驗(yàn)——量子隱形傳態(tài)。

量子隱形傳態(tài)，是一種全新的通信方式。通俗來講，就是將甲地的某一粒子的量子態(tài)信息在乙地的另一粒子上還原出來，就好像是進(jìn)行了一場“星際穿越”，但粒子本身并未被傳送。而我國科學(xué)家，通過“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星，首次實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)的量子隱形傳態(tài)。

應(yīng)用：量子世界的“時(shí)空穿越”  為空間量子物理學(xué)等研究奠定基礎(chǔ)

和量子密鑰分發(fā)的保密通信等實(shí)用性前景不一樣，量子隱形傳態(tài)還處于非常前沿的科學(xué)探索階段。此次我國科學(xué)家成功實(shí)現(xiàn)地星之間的量子隱形傳態(tài)，為未來開展空間量子物理學(xué)和量子引力實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)等研究奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

監(jiān)制/唐怡 主編/王興棟