在說“墨子號(hào)”之前，讓我們先插入一個(gè)引子：

 

小說《三體》為我們呈現(xiàn)了很多屬于未來的高端技術(shù)，這其中最令人印象深刻的恐怕還是——“智子”。

 

智子是由三體人制造，用于監(jiān)視并鎖死地球的基礎(chǔ)科學(xué)，可以從真空中獲取能量，并利用量子糾纏實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)通信。

 

【問：生產(chǎn)智子總共需要幾步？

?

答：三步。一、將質(zhì)子低維展開；二、在二維質(zhì)子上雕刻電路；三、將雕刻好電路的二維質(zhì)子進(jìn)行高維折疊。】

 

最終的形態(tài)，雖然看起來仍然是質(zhì)子，但因?yàn)樵谄渲械窨塘穗娐罚蚨兂闪艘粋€(gè)“智能質(zhì)子”，也就是“智子”。

 

將兩個(gè)智子建立量子鏈接，利用量子糾纏，即可實(shí)現(xiàn)智子間的“實(shí)時(shí)通訊”。

 

這里智子的“實(shí)時(shí)通訊”顯然區(qū)別于我們當(dāng)下的電磁波通訊，畢竟三體星球和地球有著4光年的距離，假設(shè)電磁波不衰減，在地球上發(fā)條短信，三體人也要4年后才收到。

 

而處于糾纏狀態(tài)的“智子”才能實(shí)現(xiàn)真正意義的“實(shí)時(shí)通訊”。

接下來就該講“墨子號(hào)”了，墨子號(hào)量子衛(wèi)星就是為了實(shí)現(xiàn)“量子通訊”而研制并進(jìn)行試驗(yàn)研究的。

 

在量子通信研究領(lǐng)域，如何長(zhǎng)距離傳輸糾纏光子是首要難題。科學(xué)家們?cè)囼?yàn)利用光纖來傳遞光子，但超過150英里，信號(hào)就會(huì)失效，這種性質(zhì)使得量子密碼在全國(guó)或者世界范圍內(nèi)傳遞消息時(shí)起不到什么作用。

 

因此，利用衛(wèi)星來進(jìn)行長(zhǎng)距離的量子傳送，就成了科學(xué)家們主攻的方向。這樣的量子衛(wèi)星的主要應(yīng)用目標(biāo)是通過衛(wèi)星和地面站之間的量子密鑰分發(fā)，實(shí)現(xiàn)星地量子通信，并通過衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)可覆蓋全球的量子通信。

 

“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星也就是這一理念之下的產(chǎn)物。

 

“墨子號(hào)”于2016年8月16日發(fā)射升空，由中國(guó)科學(xué)院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心主導(dǎo)完成。

 

而在墨子號(hào)升空整整10個(gè)月之后，即今年的6月15日，《科學(xué)》雜志以封面論文形式，報(bào)道中國(guó)“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星首次實(shí)現(xiàn)上千公里量子糾纏的消息，相較于此前144公里最高量子傳輸距離紀(jì)錄，這次兩個(gè)地面站之間的距離達(dá)到1203公里。

量子通訊技術(shù)究竟有哪些好處？

 

首先，是傳輸速度快，或者說傳輸零時(shí)差。如我們前面提到的“智子”，通過量子糾纏實(shí)現(xiàn)“即時(shí)通訊”。

 

其次，是保密性能好。這里套用一下關(guān)于量子力學(xué)的經(jīng)典故事——薛定諤的貓。即貓關(guān)在盒子里，而盒子里的放射性毒藥只有50%放射的可能，所以貓是活著還是被毒死都是50%的概率。

 

如果我們不打開盒子，那么貓就是既是死的又是活的。當(dāng)然打開盒子我們就知道，貓最終的狀態(tài)了，但是按量子物理的解釋：這種死或活著的狀態(tài)是人為觀察的結(jié)果，也就是人的宏觀干擾使得貓變成了死的或者活的了，并不是盒子蓋著時(shí)的真實(shí)狀態(tài)，同樣，微觀粒子在不被“干擾”之前就一直處于“死”和“活”兩種狀態(tài)的疊加，也可以說是它既是“0”也是“1”。

 

而我們電腦的信息就是通過二進(jìn)制來保存和傳遞的，也就是說，我們當(dāng)下手段傳遞信息是0或者1，可利用量子通信，這樣的信息就是0和1的疊加態(tài)，如果要人為解密，反而由于人的宏觀干擾，而使原本的信息遭到破壞。

 

總而言之，量子通訊技術(shù)就是這樣——傳輸效率無與倫比，保密性能無懈可擊。而“墨子號(hào)”實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星就為我們實(shí)現(xiàn)量子通訊打開了關(guān)鍵的一步。

 

量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉曾談到：“隨著中國(guó)科技的迅猛發(fā)展，相信量子通信將在不到10 年的時(shí)間里輻射千家萬戶。期盼在我有生之年，能親眼目睹以量子計(jì)算為終端、以量子通信為安全保障的量子互聯(lián)網(wǎng)的誕生。我相信中國(guó)科學(xué)家們做得到?！?/p>

 

《華爾街日?qǐng)?bào)》將“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星作為中國(guó)創(chuàng)新能力提升的重要標(biāo)志，并針對(duì)中國(guó)科技的高速發(fā)展給出了標(biāo)題為“沉寂了一千年，中國(guó)誓回發(fā)明創(chuàng)新之巔”的專題文章。

 

無疑，量子通信是影響未來的重大專利技術(shù)，而中國(guó)已經(jīng)走在了世界的前面。