“墨子”的洪荒之力

策划/蓝蓝和　执行/李一一

“墨子”的洪荒之力

策划/蓝蓝和执行/李一一

千百年来，人类一直渴望实现绝对安全的通信，而量子通信技术就能够非常完美地实现这一梦想。过去的十年里，“互联网+”改变了我们的生活，现在“量子+”正在改变互联网。

我国成功发射的世界上首枚量子通信卫星“墨子”号，遥相呼应“京沪干线”地面最子通信网络，誓将实现“天地一体化”量子通信网络的构建。这是要做量子通信领域的“大哥”啊！

“墨子”深怀来自量子世界的“洪荒之力”，这必定是一个超乎想象的奇妙世界，也是一个很多人不了解的神秘世界。

叫“量子”的先举个手

量子是构成物质的最基本单元，能量的最基本携带者，且不可分割。以我们最熟悉的“光量子”为例，作为光能量的最小单元，不存在“半个光子”。光的能量都是以光量子的能量为单位逐份变化的，并且这种变化不是连续的。在量子物理学的理论体系中，大多数物理量的值都是不连续、离散式地变化的。

这样的观点在提出之初让人难以接受，因为它与经典物理学中物理量是连续变化的观点截然不同。然而，大量的实验事实让科学家们逐渐接受了这一新的理论。

“绝对”安全的理由

从摩尔斯电码到电报、传真，从移动电话到网络通信，通信技术的发展在为人类提供便利的同时也带来了通信安全的隐患。但是，量子通信技术的出现，能够完美地解决信息传输过程中的安全问题，真正做到“绝对”安全。

量子通信作为绝对安全的信息传送方式，主要体现在光量子的不可分割性上。由于光量子的不可分割性，所以在单光子发射的情况下，窃听者无法采用将光子分成两半，一半用于获得密钥、一半传输给接收方的方式而不被发现；同时，光量子还具有无法克隆性，因为光子无法被准确测量，所以更无法被窃听者复制，即无法通过准确测量光子，克隆出一个一模一样的光子从而获取信息。换句话说，在量子通信传输信息的过程中，一旦去窃取信息，就一定会被发现。

量子保密通信原理图

另外，随着计算机运算性能的不断提高，以及量子计算机的研制与发展，传统的公钥算法(RSA)受到冲击。相较于只能依靠密码长度和复杂性保证安全性的RSA算法而言，量子通信可以真正做到“一次一密”，从而使密码无法被破译。这也是量子通信技术能够实现“绝对安全”的重要理由。

诡异的量子纠缠

量子纠缠现象是量子科学领域最古怪但也是最神奇的性质之一，因为它能够产生“幽灵般的超距离互动”。毫不夸张地讲，也许未来人类能够利用量子纠缠这一特殊性质真正实现“瞬间移动”。

量子纠缠到底有多诡异呢？假设有两个相互纠缠的电子对，一个在地球、一个在月球，二者之间没有任何传输线相连。如果你在某个时刻观测到其中一个的自旋状态，那么另一个电子在同一时刻的自旋状态也会发生相应变化。也就是说，你在北京打了个喷嚏，你最爱的那个人同时在巴黎打了个喷嚏；你夜半抬头看星星，你最爱的那个人即使是在火星上的白天，他也会仰起头望向星空……脑补无数画面，越想越诡异。

二者之间存在的这种奇妙的互动就是量子纠缠，也曾被爱因斯坦称作“幽灵般的超距离互动”。所以，在量子纠缠的帮助下，我们可以将另一个粒子的未知量子态传送到遥远地点，而不用传送这个粒子本身。利用这种诡异的互动，人类也许可以在未来实现科幻电影中的“瞬间移动”。

量子纠缠现象