“墨子号”实验卫星将带来怎样的专利技术?

“墨子号”实验卫星将带来怎样的专利技术?-PatentHub专利检索

在说“墨子号”之前,让我们先插入一个引子:

 

小说《三体》为我们呈现了很多属于未来的高端技术,这其中最令人印象深刻的恐怕还是——“智子”。

 

智子是由三体人制造,用于监视并锁死地球的基础科学,可以从真空中获取能量,并利用量子纠缠实现瞬时通信。

 

问:生产智子总共需要几步?

 

答:三步。一、将质子低维展开;二、在二维质子上雕刻电路;三、将雕刻好电路的二维质子进行高维折叠。

 

最终的形态,虽然看起来仍然是质子,但因为在其中雕刻了电路,因而它变成了一个“智能质子”,也就是“智子”。

 

将两个智子建立量子链接,利用量子纠缠,即可实现智子间的“实时通讯”。

 

这里智子的“实时通讯”显然区别于我们当下的电磁波通讯,毕竟三体星球和地球有着4光年的距离,假设电磁波不衰减,在地球上发条短信,三体人也要4年后才收到。

 

而处于纠缠状态的“智子”才能实现真正意义的“实时通讯”。

“墨子号”实验卫星将带来怎样的专利技术?-PatentHub专利检索

接下来就该讲“墨子号”了,墨子号量子卫星就是为了实现“量子通讯”而研制并进行试验研究的。

 

量子通信研究领域,如何长距离传输纠缠光子是首要难题。科学家们曾试验利用光纤来传递光子,但超过150英里,信号就会失效,这种性质使得量子密码在全国或者世界范围内传递消息时起不到什么作用。

 

因此,利用卫星来进行长距离的量子传送,就成了科学家们主攻的方向。这样的量子卫星的主要应用目标是通过卫星和地面站之间的量子密钥分发,实现星地量子通信,并通过卫星中转实现可覆盖全球的量子通信。

 

“墨子号”量子卫星也就是这一理念之下的产物。

 

“墨子号”于2016年8月16日发射升空,由中国科学院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心主导完成。

 

而在墨子号升空整整10个月之后,即今年的6月15日,《科学》杂志以封面论文形式,报道中国“墨子号”量子卫星首次实现上千公里量子纠缠的消息,相较于此前144公里最高量子传输距离纪录,这次两个地面站之间的距离达到1203公里。

量子通讯技术究竟有哪些好处?

 

首先,是传输速度快,或者说传输零时差。如我们前面提到的“智子”,通过量子纠缠实现“即时通讯”。

 

其次,是保密性能好。这里套用一下关于量子力学的经典故事——薛定谔的猫。即猫关在盒子里,而盒子里的放射性毒药只有50%放射的可能,所以猫是活着还是被毒死都是50%的概率。

 

如果我们不打开盒子,那么猫就是既是死的又是活的。当然打开盒子我们就知道,猫最终的状态了,但是按量子物理的解释:这种死或活着的状态是人为观察的结果,也就是人的宏观干扰使得猫变成了死的或者活的了,并不是盒子盖着时的真实状态,同样,微观粒子在不被“干扰”之前就一直处于“死”和“活”两种状态的叠加,也可以说是它既是“0”也是“1”。

 

而我们电脑的信息就是通过二进制来保存和传递的,也就是说,我们当下手段传递信息是0或者1,可利用量子通信,这样的信息就是0和1的叠加态,如果要人为解密,反而由于人的宏观干扰,而使原本的信息遭到破坏。

 

总而言之,量子通讯技术就是这样——传输效率无与伦比,保密性能无懈可击。而“墨子号”实验卫星就为我们实现量子通讯打开了关键的一步。

 

量子卫星首席科学家潘建伟曾谈到:“随着中国科技的迅猛发展,相信量子通信将在不到10 年的时间里辐射千家万户。期盼在我有生之年,能亲眼目睹以量子计算为终端、以量子通信为安全保障的量子互联网的诞生。我相信中国科学家们做得到。”

 

《华尔街日报》将“墨子号”量子科学实验卫星作为中国创新能力提升的重要标志,并针对中国科技的高速发展给出了标题为“沉寂了一千年,中国誓回发明创新之巅”的专题文章。

 

无疑,量子通信是影响未来的重大专利技术,而中国已经走在了世界的前面。

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