2016年8月16日凌晨，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，一枚長征二號丁運載火箭噴出閃亮的火舌，發(fā)出震耳欲聾的轟鳴，從發(fā)射塔架上緩緩升起，旋即一飛沖天。這是長征二號丁火箭的第29次發(fā)射，與以往的28次發(fā)射并無不同，成功將它運載的人造衛(wèi)星送入了預(yù)定軌道。
然而，這次發(fā)射注定是不平凡的，因為被送入軌道的那顆衛(wèi)星“墨子號”，是一顆量子通訊衛(wèi)星。
這是啥？它有啥意義？有5件小事你需要知道。
這個你們都懂，不細(xì)講。
在墨子號發(fā)射之前，中國就已經(jīng)走在量子通訊的前沿了。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的潘建偉團隊，在合肥市實現(xiàn)了國際上首個所有節(jié)點都互通的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，后來又利用該成果為60周年國慶閱兵關(guān)鍵節(jié)點間構(gòu)建了“量子通信熱線”。
然而，發(fā)展量子通信技術(shù)的終極目標(biāo)，是構(gòu)建廣域乃至全球范圍內(nèi)絕對安全的量子通信網(wǎng)絡(luò)體系。而想建設(shè)覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡(luò)，必需依賴多顆量子通信衛(wèi)星?！澳犹枴绷孔涌茖W(xué)實驗衛(wèi)星，就是未來一系列量子通信衛(wèi)星的探路者。
這顆衛(wèi)星，讓我們的優(yōu)勢擴大了。
墨子號上天的目的，一是驗證量子力學(xué)的有效性，二是發(fā)展量子通信和加密技術(shù)。
對于第一個目的，美國麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授Vladan Vuletic是這樣評價的：“我并不指望衛(wèi)星實驗?zāi)軌蚪探o我們?nèi)魏挝覀兩胁涣私獾牧孔恿W(xué)和有關(guān)量子奇特性質(zhì)的知識。然而，量子科學(xué)實驗衛(wèi)星項目卻有著非常重大的意義，它將會把科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)：如果實驗成功，它將有可能建立比經(jīng)典物理學(xué)更強有力的地面系統(tǒng)與空間系統(tǒng)鏈接。然后，這種鏈接可以在實際上用于安全的信息交流。因此，愛因斯坦用來反對量子物理學(xué)的比喻，最終成了一種交流工具，這將是一個非常激動人心的進展。”
“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星只是一個開始。量子科學(xué)實驗衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總師兼衛(wèi)星系統(tǒng)副總師、中國科大微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實驗室研究員彭承志表示：從長遠來看，“要實現(xiàn)全球化量子通信，還需要長期的努力，特別是需要多顆衛(wèi)星的組網(wǎng)。”
這條征途沒有盡頭。好在，我們走在了世界的前列。
量子力學(xué)中最神秘的就是疊加態(tài)，而“量子糾纏”正是多粒子的一種疊加態(tài)。這或許是未來的通信黑科技，為保不被時代拋棄，你最好現(xiàn)在就學(xué)習(xí)一下什么叫量子糾纏——
以雙粒子為例，一個粒子A可以處于某個物理量的疊加態(tài)，能夠用一個量子比特來表示，同時另一個粒子B也可以處于疊加態(tài)。當(dāng)兩個粒子發(fā)生糾纏，就會形成一個雙粒子的疊加態(tài)，也就是糾纏態(tài)。例如，有一種糾纏態(tài)就是，無論兩個粒子相隔多遠，只要沒有外界干擾，當(dāng)A粒子處于0態(tài)時，B粒子一定處于1態(tài)；反之，當(dāng)A粒子處于1態(tài)時，B粒子一定處于0態(tài)。
如果用薛定諤的貓做比喻，即A和B兩只貓如果形成上面的糾纏態(tài)：
這種跨越空間瞬間影響雙方的量子糾纏，曾經(jīng)被愛因斯坦嘲笑為“遠距離鬧鬼”(spooky action at a distance)。
現(xiàn)在，一系列地面實驗已經(jīng)證明，當(dāng)年被大佬們不屑一顧的“遠距離鬧鬼”真的存在。那么在空天領(lǐng)域，它是否也成立呢？墨子號上天，就將對這個方向進行驗證。
這將是對量子力學(xué)完備性的檢驗，這是我們的野心。
而另一個任務(wù)則務(wù)實的多， 那就是發(fā)明一套不可竊聽的通信方式——利用量子的特性：
這個問題有點復(fù)雜，讓我們看一則漫畫，松鼠會的Sheldon（公眾號ID：Sheldon42）是這樣解釋的：
為什么墨子號注定改變世界？
為什么P=NP會成為數(shù)學(xué)上最可怕的問題？
想看更學(xué)術(shù)的討論，就來挑戰(zhàn)下科學(xué)人剛剛發(fā)布的詳細(xì)解讀文章吧——
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