間隔由於一顆中國衛星將光粒子發射到像中國興隆的望遠鏡這樣的望遠鏡（此處顯示的是用雷射追蹤衛星的位置），太空中的量子通訊成為可能。
Jian-Wei Pan
1876 年，在世界上第一通電話中，亞歷山大·格雷厄姆·貝爾 (Alexander Graham Bell) 從另一個房間召喚了他的助手，簡單地說：「先生。 華生，過來。 我要見你。 2017 年，科學家測試了另一種新穎的溝通方式，結果更為雄辯。 北京中國科學院院長白春禮在首次洲際量子安全視訊通話中表示：“能夠與大家一起見證這一歷史時刻，我感到非常榮幸和激動。”
奧地利和中國的研究人員最近呼籲，實現了 2017 年報告的一系列里程碑首顆量子通訊衛星「墨子號」使之成為可能，該衛星以中國古代哲學家的名字命名（SN：2017 年 10 月 28 日，第 10 頁 14）。
這顆衛星由中國研究人員創建並於 2016 年發射，正在推動科學家實現敏感公報免受駭客攻擊的未來的夢想。 有一天，堅不可摧的量子密碼技術可以保護通訊。 例如，被稱為量子金鑰的秘密數位字串可以對透過網路發送的信用卡號碼進行加密，或對視訊通話中傳輸的資料進行編碼。 此量子金鑰將透過測量從此類衛星發射的量子粒子的特性來得出。 量子數學證明，任何試圖攔截密鑰的窺探者都會暴露自己的身分。
「量子密碼學是一種全新的方法，可以為我們提供由量子物理定律保證的無條件安全性，」合肥中國科學技術大學物理學家、開發團隊成員朝陽盧說道。
但直到今年，該技術的發展仍存在一個癥結：遠距離通訊極具挑戰性，盧說。 這是因為量子粒子是脆弱的存在，很容易被推離脆弱的量子態。 在典型的量子密碼方案中，稱為光子的光粒子會透過空氣發送，這些粒子可能被吸收或它們的特性被混淆。 旅程越長，完好無損地通過的光子就越少，最終阻礙了量子密鑰的準確傳輸。 因此，量子加密只能在附近城市之間的短距離內實現，而在遙遠的城市之間則不行。
然而，透過墨子號，科學家打破了這個距離障礙。 遠距離量子通訊之所以成為可能，是因為在沒有大氣層阻礙的情況下，粒子在太空中旅行要容易得多。
建立聯繫
量子通訊衛星墨子號（如圖）將糾纏光子送到中國的德令哈和麗江。
6 月 16 日報道，太空船首次取得了破紀錄的成就科學，衛星使用了星載雷射發射成對的糾纏粒子，這些特性與中國的兩個城市有著奇怪的聯繫，這些粒子是在這兩座城市被望遠鏡捕獲的（SN：2017 年 8 月 5 日，第 17 頁 14）。量子連結完好無損兩個城市之間相距超過 1,200 公里——比以往相距約 10 倍。 這項壯舉表明，量子力學的奇怪定律儘管基礎很小，但仍然適用於令人難以置信的大距離。
接下來，科學家解決了量子隱形傳態，將一個粒子的屬性傳遞給另一個粒子的過程（SN 線上：7/7/17）。墨子傳送光子的量子特性科學家於 9 月 7 日在《科學》雜誌上報告稱，從地面到太空 1,400 公里——比以往任何時候都更遠。自然。 儘管它的名字很科幻，但傳送無法將柯克船長傳送到太空。企業。 相反，它可能有助於連接未來的量子計算機，使機器變得更強大。
墨子三招中的最後一個是量子金鑰分發——這項技術使量子加密視訊聊天成為可能。 科學家們將光子串從太空發送到地球，使用一種旨在揭露竊聽者的方法，該團隊在同一期報告自然。 透過在維也納附近的地面站和北京附近的地面站執行這一過程，科學家們能夠創建密鑰來保護他們的量子電話會議。 在 11 月 17 日發表的一篇論文中物理評論快報，研究人員執行另一種類型的量子金鑰分發，使用糾纏粒子在地面和衛星之間交換鑰匙。
加拿大滑鐵盧大學的量子物理學家托馬斯·詹內溫 (Thomas Jennewein) 表示，這顆衛星是“一項重大進展”，他並未參與墨子號計畫。 儘管量子通訊在嚴格控制的實驗室環境中已經可行，但中國研究人員必須升級該技術才能在太空中發揮作用。 敏感儀器的設計能夠承受衛星上波動的溫度和振動。 同時，科學家必須縮小他們的設備的規模，以便將其安裝在衛星上。 「這是一個巨大的技術挑戰，」詹內溫說。
最終，中國團隊計劃再發射約 10 顆衛星，這些衛星將編隊飛行，以覆蓋全球更多地區。
