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量子技术能给我们带来什么样颠覆式创新?

2017-01-19 09:43:00

 

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2016年中国用长征二号丁运载火箭,在酒泉卫星发射中心成功将世界首颗量子科学试验卫星“墨子号”发射升空,这一盛举标志着我国成为世界首个实现卫星和地面之间通信的国家。与此同时,欧盟出台《量子宣言》,发起量子技术尖端计划。各国争相抢滩的量子技术,到底会对我们未来的生活产生何种影响?

我国关于量子技术的研究起始于2011年,并在2013年启动了“京沪干线”光纤量子通信骨干网工程项目。官方资料显示,建成后的“京沪干线”全长达2000多公里,沿线包括北京、济南、合肥、上海等众多国内城域网络。这也将是全球第一个广域光纤量子保密通信骨干网络。

量子技术带给我们的不仅是产业效应的增长,同时其对国防事业、经济发展都将产生巨大影响。随着量子技术的深入发展,其对人类未来生活的影响逐渐扩大,甚至在部分领域形成颠覆性变革。随着众多权威媒体争相报道量子技术,越来越多的目光聚焦到这项前沿科技的发展上。量子技术究竟能给我们带来什么样的颠覆式创新呢?

一、量子技术的特质

首先,关于量子技术我们要明确一个很重要的概念:量子纠缠。即微观下,两个或任意多个粒子本身的状态存在关联。任何一个粒子的状态都不是独立的,会受其他粒子影响。当一个粒子状态完全确定后,其他粒子状态同时确定。量子纠缠具有如下两个特质:

无限关联。量子纠缠间无限关联是量子性质,其特质就是将量子纠缠的两个粒子拉开不论多远,当对其中一个粒子进行操作的时候,另一个粒子也会瞬间相应产生变化。

保密。在不去测量(等于破坏)量子纠缠态时,量子的状态无人知晓。但一旦被测量,粒子的状态就会固定且永远不变。比如制作了一个量子纠缠对作为密钥,A和B各拿一个。在使用的一瞬间只有A和B知道密码,且保证“一次一密”,用完后这对密钥就作废。如果有人在密钥使用前进行窃听,那么量子态就会遭到破坏。A和B根据量子态的变化感知到被窃听,从而立即更换新的密钥。以此保证整个信息传输过程的绝对保密性,整个信息传递过程都由量子性质所保护。

二、量子通信

手机满足了对即时通信的需求,其已经融入生活无法剥离。而量子技术最先颠覆的领域,极有可能就是我们熟悉的通信行业。在现代通信中,用户往往最关注的就是信息安全保密和信号强度问题。量子纠缠的无限距离通信和保密性应用到通信技术中,可为用户妥善解决这些顾虑,带来更好的用户体验。

量子通信还可实现最快的通信速度。研究表明即使两个纠缠的粒子距离分隔到宇宙长度,它们之间的通信也可做到即刻传输到达彼此。这与传统光速通信相比,其传递过程不受任何障碍阻挡。线路延时为零,且安全又环保,不会产生任何电磁辐射的污染。同时,量子通信传输过程与传播介质无关,不受空间环境的影响,具有优秀的抗干扰性能。

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