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“量子衛(wèi)星之父”潘建偉:15年后用量子芯片防盜刷

作者: 時間:2016-11-16 來源:中國網(wǎng) 收藏

  46歲的“學(xué)霸”科學(xué)家潘建偉近期再度受關(guān)注,是因為我國發(fā)射的世界上首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”。預(yù)計在11月中旬,這顆衛(wèi)星將完成全部在軌測試工作,開始國際前沿量子科學(xué)實驗。潘建偉正是這顆的首席科學(xué)家。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201611/340246.htm

  在11月5日舉行的“2016年中國科技傳播論壇”上,潘建偉表示,將用15年左右時間,構(gòu)建天地一體的有量子通信安全保障的未來互聯(lián)網(wǎng),即量子互聯(lián)網(wǎng)。他說,“量子稱霸”為時不遠。

  潘建偉個子不高,平時穿著一件舊襯衫,一雙布鞋。

  2016年8月16日凌晨1時40分,我國首顆量子科學(xué)試驗衛(wèi)星發(fā)射成功。在全程觀摩完發(fā)射后,46歲的潘建偉激動得像個孩子,緊緊擁抱著團隊的其他人,眼淚都快掉下來了。

  

  中國“驚艷”世界

  雖然只是一個體重640千克的小個子,但為這一刻,潘建偉等了13年。

  中國成功發(fā)射量子衛(wèi)星的消息也在全球引起轟動。潘建偉的老師、量子通信領(lǐng)域的權(quán)威、維也納大學(xué)物理學(xué)教授塞林格也在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心觀看了發(fā)射。塞林格認為,量子衛(wèi)星的發(fā)射將量子通信提高到一個新的水平。

  著名的“薛定諤的貓”是這樣描述量子力學(xué)的:盒子里有只貓,在日常生活中它要么處于活的狀態(tài),要么處于死的狀態(tài);但在微觀量子世界里,這只貓會同時處于生和死兩個狀態(tài)的疊加。

  而潘建偉告訴記者,我們所處的世界由很多基本元素顆粒組成。當(dāng)太陽光照過來時,這束光是由一顆顆小顆粒組成,這種小顆粒就叫光子。光子是光的最小組成單元,具有不可分割性。光子在真空中傳播時有一種特性——偏振。它會沿著水平方向和垂直方向振動。這兩種光子的振動狀態(tài)分別用0和1表示。根據(jù)量子力學(xué)的原理,在尚未被觀察時,光子的狀態(tài)并不知道是0或是1。如果你嘗試去觀察它,就會對它有干擾,光子狀態(tài)會被破壞,所以這種振動態(tài)是無法被精確復(fù)制的。

  量子通信的絕對安全性正是基于這個原理。潘建偉解釋說,傳統(tǒng)的通信加密需要使用一連串?dāng)?shù)字組成的密鑰確保安全,但在傳輸過程中若被竊聽,就可能被破譯。而量子密鑰具有不可克隆的特質(zhì),基于量子力學(xué)的測不準原理,如果密鑰在傳輸過程中遭遇竊聽,收發(fā)雙方就會知道,從而放棄使用不安全的密鑰。在歐洲和美國,基于光纖的量子密鑰分配網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。

  量子通信

  防止斯諾登和黑客

  說到量子通信的前景,潘建偉來了勁。

  他舉例說,“如果我們帶著一個保險箱去北京開會,而保險箱的鑰匙落在合肥了,在合肥的同事可以通過量子隱形傳輸,將鑰匙的每一個特征都精確傳送到北京,而在此過程中他并不掌握這把鑰匙的任何信息。”

  前幾年爆發(fā)出來的斯諾登事件,讓潘建偉更感覺到開發(fā)量子通信的緊迫性。“不能再等了。斯諾登事件表明,傳統(tǒng)的光纖傳輸,黑客可以進行無感竊聽。”此后,潘建偉對量子通信愈發(fā)癡迷。

  他曾經(jīng)對中科大的老校長朱清時說:“只要是什么時候能把為什么會有量子糾纏搞明白的話,我馬上就可以死,沒有問題的。但現(xiàn)在可能還搞不清楚,所以我就想活得長一點,我想把它搞明白。”

  衛(wèi)星精度

  萬米高空定點投幣

  量子衛(wèi)星研制的13年,潘建偉形容是“從絕望中尋找希望”的過程。比如,量子密鑰通信機和量子糾纏發(fā)射機是量子衛(wèi)星對地直接進行量子通信的設(shè)備,最重要的就是與地面站的精確對準。衛(wèi)星的運動速度大約是8公里/秒,要和地面望遠鏡的光軸精確對準,用一個形象的比喻就是針尖對麥芒:衛(wèi)星的對準精度就好比在一萬米高空的飛機上,向地面扔一個一個硬幣,要準確投入儲蓄罐狹長的投幣口內(nèi),而儲蓄罐還在慢慢旋轉(zhuǎn)中。只要有一點偏差,信息傳輸就會功虧一簣。

  生活應(yīng)用

  可防盜刷

  “有國外同行把量子衛(wèi)星比喻為前蘇聯(lián)的‘伴侶號’衛(wèi)星,那是人類第一顆人造衛(wèi)星,所以‘墨子號’的開創(chuàng)性不言而喻。”潘建偉自豪地說。

  量子通信與普通老百姓的生活有關(guān)嗎?他介紹說,中國力爭到2030年左右率先建成全球化的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò),并在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建信息充分安全的“量子互聯(lián)網(wǎng)”。開始可能國防安全用得比較多,如果這個秘鑰好用的話,馬上緊接而來的可能是金融領(lǐng)域,因為他們有一些保密性特別強的數(shù)據(jù),需要這個技術(shù)。當(dāng)然再過幾年成本低下來之后,每個老百姓的手機、銀行賬號里也可以用這種方法來進行保密。

  他甚至給出了一個量子通信技術(shù)普及的時間表:5年左右很多機要部門開始用,10年左右金融業(yè)、銀行等大機構(gòu)開始使用,15年的時間或許走進千家萬戶。屆時,每個人的家里只要裝上一個量子加密芯片,那么,銀行轉(zhuǎn)款、電子賬戶等涉密操作,都不用擔(dān)心被盜用或者攻擊。

  也許就在不遠的將來,量子通信技術(shù)將如同手機、電腦一般,走入尋常百姓家。



關(guān)鍵詞: 量子衛(wèi)星 量子芯片

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