墨子號衛星實現「量子保密通信」 發送的密碼無法被破解

▲▼中國衛星「墨子號」進行量子隱形傳態實驗。(圖/翻攝自《新華社》)

▲中國衛星「墨子號」在西藏上空進行的量子隱形傳態實驗。(圖/翻攝自《新華社》)

大陸中心/綜合報導

大陸中國科學院表示,量子科學實驗衛星「墨子號」近日首次成功實現了衛星到地面不可被破解的「量子保密通信」,為中國在未來繼續引領世界量子通信技術發展奠定了堅實的基礎。這也是繼今年六月中旬「墨子號」實現1203公里「量子糾纏」之後,中方在量子傳輸技術的另一突破。

據《人民日報》報導,中國科學技術大學潘建偉教授與同事彭承誌等人組成的研究團隊,利用「墨子號」量子科學實驗衛星,在國際上首次成功實現了從衛星到地面的「量子密鑰分發」和從地面到衛星的「量子隱形傳態」。也就是實現了一般概念上的「量子保密通信」。

報導指出,量子密鑰分發是指,科學家利用量子有多個疊加態的原理,用量子作為密鑰;這樣一來,一旦有人試圖截獲或測試量子密鑰,就會改變量子狀態,科學家便能立刻發現有人動了鑰匙。所以,利用量子不可被複製和不可被分割的特性,就能實現無條件安全的通信方式。

彭承志表示,量子密鑰分發實驗採用「衛星發射量子信號、地面接收」的方式;當墨子號量子衛星過境時,與河北興隆地面光學站建立光鏈路,通信距離從645公里到1200公里;在1200公里通信距離上,星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖信道高20個數量級(萬兆倍);衛星上量子誘騙態光源平均每秒發送4000萬個信號光子,一次過軌對接實驗可生成30萬bit的安全密鑰,平均成碼率可達1千1百bit每秒。

報導表示,量子隱形傳態則是利用「量子糾纏」特性,將物質的未知量子態精確傳送到遙遠地點,而不用傳送物質本身,通過隱形傳輸實現信息傳遞。據了解,「量子糾纏」(Quantum Entanglement)是指一種奇特的量子力學現象;這個現象說明一個亞原子粒子(比原子更小的諸如電子、中子、光子等粒子)的狀態可以「瞬間」對另外一個亞原子粒子的狀態產生影響的現象,如同心電感應一般,無論它們相距多遠;愛因斯坦稱之為「幽靈般的遠程效應。」

「量子隱形傳態」實驗則是採用地面發射糾纏光子、天上接收的方式;當「墨子號」衛星過境時,與海拔5100公尺的西藏阿里地面站建立聯繫。地面光源每秒產生8000個量子隱形傳態事例,向衛星發射糾纏光子,實驗通信距離從500公里到1400公里,所有6個待傳送態均以大於99.7%的信心水準,超越經典極限。

報導最後指出,千百年來,人們對於通信安全的追求從未停止,隨著科技進步,通訊被破解的容易度也越來越高,未來透過量子保密通信這樣的技術,便可以大幅改善這個問題。此外,這2項實驗在10日時,也刊載在國際權威科學雜誌《自然》(Nature)上。

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