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“绝对保密”+“万里送达” 中国量子通信实现洲际传递

一头连接亚洲东部的中国,一头连接非洲大陆最南端的南非,以中国微纳量子卫星为桥梁,中国与南非近期成功实现12900多公里距离的洲际量子通信。这次全球南北半球国家之间的首次量子通信,被世界科学界称为“向长距离安全量子通信的现实飞跃”。

最可靠的保密实现最遥远的传递

量子通信技术被认为是世界上最可靠的保密通信方式,可大幅提升信息的安全传输水平。经过十几年的努力,我国的城域城际量子通信已发展成熟并获初步应用,但要实现跨洲联洋的全球性远程量子通信,就需要借助量子卫星平台。

此次量子通信实验中,科学家使用新型微纳量子卫星“济南一号”,在中国和南非之间相隔12900多公里的距离上建立量子密钥,成功将一张中国长城图片和一张南非实验现场图片完成“一次一密”加密,实现跨越南北半球的远程安全传输。

量子世界的神奇规则:

当光子变成“变色龙”

如果把传统通信比作寄信,信息就像写在纸上,可能会被坏人拆开偷看。而量子通信的“信使”是光子(光的粒子),它们拥有超能力——量子叠加态!比如,一个光子可以像“变色龙”一样,同时是红色和蓝色的混合状态(叠加态),只有当你用特定颜色的滤镜观察时,它才会随机“选择”变成红色或蓝色。更酷的是,两个光子还能形成量子纠缠,像一对“心灵感应”的双胞胎:就算相隔千里,只要一个变成红色,另一个也会瞬间变成红色!科学家正是用这些“魔法规则”来保护信息的。

量子密钥:

让密码本“自动销毁”

如果你想给朋友传递秘密消息,需要先约定一套密码。传统密码可能被超级计算机破解,但量子密钥分发(QKD)却像用“魔法信封”送密码本:

步骤1:发送方(比如小明)用光子叠加态发送一串随机数密码,比如用红、蓝代表0和1。

步骤2:接收方(比如小美)随机选滤镜测量光子,测对时得到正确数字,测错时结果作废。

步骤3:小明和小美通过普通电话比对哪些位置测对了(比如第1、3、5位),剩下的数字就是只有他俩知道的密钥。

为什么绝对安全?

如果黑客想偷看光子,就像强行拆信封,光子的“变色”状态会被破坏,小明和小美立刻发现异常,直接换新密码本——这就像给你的密码本加了“自毁按钮”。

未来挑战:

给光子建“加油站”和“高速公路”

虽然量子通信超厉害,但科学家还在解决两个大问题:

一是光子会“累趴下”:光子在光纤中跑得太远(比如几百公里)就会“消失”,需要建量子中继器(类似加油站),用特殊设备把密码接力传下去。

二是天气影响“太空快递”:通过卫星传输光子(如中国“济南一号”卫星)能传得更远,但云层太厚时会干扰信号,就像快递会被暴雨耽误。

未来的量子通信网可能像“星际高速公路”:地面有光纤网络,太空有卫星接力,银行、医院,甚至你家的智能设备都能用上“魔法锁”保密。说不定有一天,你发的每一条消息都会用上量子技术哦!