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“瞬间传送”成现实:潘建伟团队实现地星间量子隐形传态  

2017-08-10 07:35:41|  分类: 【科普园地】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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     中国科学家实现量子卫星全部科学目标! - 真心阳光 - 《真心阳光》博客

       据中国青年报记者 邱晨辉报道:距离全球第一颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空,还有6天就要满一整年了,8月10日,这颗卫星的首席科学家、中国科学技术大学潘建伟院士领导的中科院联合研究团队向外界又抛出了一项重大成果——“墨子号”在国际上第一次成功实现了“千公里级”的星地双向量子通信。

(1)星地量子密钥实验:比传统技术传输效率提升万亿亿倍

与经典通信不同,量子密钥分发通过量子态的传输,在遥远两地的用户,可共享无条件安全的密钥,利用该密钥对信息进行一次一密的严格加密——这是目前人类唯一已知的不可窃听、不可破译的无条件安全的通信方式。这其中一个重要的研究内容,就是量子密钥分发。所谓密钥分发实验,要以量子力学一些“原理”的成立为前提。比如,“量子不可克隆定理、量子不可分割”,使得“存在窃听必然被发现”,而量子的“一次一密,完全随机”,又让“加密内容不可破译”成为现实。

 具体来看,量子密钥分发实验采用卫星发射量子信号、地面接收的方式。“墨子号”量子卫星过境时,与海拔5100m的西藏阿里地面站建立光链路。地面光源每秒产生8000个“量子隐形传态事例”,向卫星发射纠缠光子,实验通信距离从500公里到1400公里,所有6个待传送态,均以大于99.7%的置信度超越经典极限。根据“墨子号”实验结果,在1200公里通信距离上,卫星上量子诱骗态光源平均每秒发送4000万个信号光子,一次过轨对接实验可生成300kbit的安全密钥,平均成码率可达1.1kbps。这些“星地量子密钥”的传输效率,比传统的技术——也就是同等距离地面光纤信道,要高出20个数量级,即提升万亿亿倍。

 (2)量子隐形传态实验:传统光纤重复该工作需要3800亿年

《自然》杂志8月10日发表的另一篇潘建伟团队文章,则是关于量子隐形传态,它利用量子纠缠,可以将物质的未知量子态,精确传送到遥远地点,而物体本身却不需要移动。在这个实验中,潘建伟团队展示了如何用处于纠缠态的光子,来实现这一点。按照潘建伟的说法,假设在同样长度的光纤中重复这一工作,需要3800亿年——也就是宇宙年龄的20倍,才能观测到1个事例。

      量子纠缠态:超越光速的传输?

 量子是物理学中不可再分的基本单元。比如,光子就是量子性的,不存在“半个光子”的说法。科学家们在量子的世界中,发现了许多奇妙的现象。其中,量子纠缠就是一种奇妙的表现,爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。处于纠缠态的两个量子不论相距多远都存在一种关联,其中一个量子状态发生改变(比如人们对其进行观测),另一个的状态会瞬时发生相应改变,仿佛“心灵感应”。比方说,如果一个光子的偏振态是“向上”的,那么另一个光子的偏振态必然是“向下”的。 “墨子号”卫星将纠缠光子对分发到青海德令哈和云南丽江地面站,刷新了量子纠缠的最远距离:1200公里。

量子隐形传态:到底是什么“瞬移”了?

这次,潘建伟团队科研人员在西藏阿里的地面站制备纠缠光子对A和B,将其中一个光子B分发给“墨子号”卫星,组成一条隐形传态的信道。同时对另一个地面上的光子C和A进行一个操作,称为“贝尔态测量”(BSM)。根据量子的一些基本特性,光子C和A经过测量之后,他们的量子态会改变,与A处于纠缠态的B也会发生相应变化。在得到某一个测量结果时,光子B恰好会变到光子C最初的状态。也就是说,一个与原来的光子A状态一模一样的光子,出现在了卫星上,仿佛光子A完成了“瞬间移动”。这里面有两个值得注意的地方:首先,这并不是光子本身被转移到卫星上,原来的光子A还在地面上,而且状态已经由于测量而改变了。所以,这中间并不存在“复制”的问题。另一方面,在量子隐形传态的过程中,信息的传播并没有超过光速。如果信息的发送方想要通过卫星这个中继站,把手中光子的量子态传给另一个地面站的接收方,那么他们需要通过传统的通信渠道,比如电话、短信或者互联网,沟通贝尔态测量结果。

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JIANG980804092 [网友] 点评——

2006年,windows vista推出,当时微软负责人放言:“针对windows xp盗版泛滥的现象,我们采用了新的激活机制OA2.0,欲破解windows vista者就死心吧”。结果,不到半年,网上就出现了两种完美破解激活方式,一种是通过内存映射软刷,一种是向bios中添加oem厂商的slic文件,硬改bios,这两种完美激活方式微软不敢随便封杀,弄得不好购买了正版密钥的用户也会被误封,那微软要吃官司的。
2015年,ubisoft(育碧)发行《Rise of the Tomb Raider》(古墓丽影:崛起),这部游戏采用了无法破解的加密方式---denuvo加密,同样不到半年,这款游戏惨遭破解。
破解者如果按开发者的思路走,永远达不成目标,黑客们采取多向甚至是逆向的思维方式,独辟蹊径,利用程序漏洞,绕过验证,巧妙过关,从这次wanna cry(想哭)的泛滥,他们的智慧可见一斑。
所以,说量子通信绝对安全可能为时尚早,破解与防破解永远都是现在进行时。 
  

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