“羲和二號”即將開啟太陽的立體探測時代,而在微觀量子網絡領域的一項研究成果,則可能讓理論走向現實。
近日,中國科學家在量子通信領域取得關鍵突破,構建出首個真正可擴展的量子網絡中繼單元。這一成果與另一項新型加密技術的結合,不僅在11公里光纖中完成了最高安全等級的通信驗證,更將安全成碼距離推進至100公里,標志著我國在遠距離量子通信實用化道路上邁出決定性一步。
總臺央視記者 帥俊全:量子網絡跟傳統(tǒng)網絡的區(qū)別,就像從騎自行車升級到坐魔法傳送門一樣夸張:感知信息時,它能測量到傳統(tǒng)儀器完全摸不到的極微小變化;傳輸信息時,它自帶“防偷窺外掛”,竊聽者將無能為力;處理信息時,過去要等上百億年才能計算完的任務,將來可能幾小時就搞定。而撐起這所有超能力的核心,正是神奇的量子糾纏。
相互糾纏的量子,就像擁有心靈感應的雙胞胎,能無視空間距離同步信息,但要搭起大范圍的量子網絡,實現跨區(qū)域的信息互通,核心前提是要把這對“雙胞胎”分別送到相隔千里的兩個地方。而要實現這一點,就必須攻克量子在光纖中傳輸的損耗難題,這種損耗極為驚人:即便每秒向光纖中發(fā)射100億對處于糾纏態(tài)的量子,讓它們穿越1000公里的光纖,平均也要等上300年,才能成功收到一對,這也直接把量子糾纏的傳輸距離死死限制住了。
要跨越更遠的距離,就必須依賴一種全新的接力技術——量子中繼。中繼的過程就像一部諜戰(zhàn)?。荷硖巸傻氐奶毓o法直接碰頭,但他們可以派出與各自糾纏的“量子線人”,在中間的中繼地點秘密接頭。
接頭成功后,神奇的事情發(fā)生了:兩位從未謀面的特工建立了糾纏。再進一步與更遠的特工“接頭”,量子糾纏就能越傳越遠?;氐角懊娴睦樱ㄟ^量子中繼的方式,在長度為1000公里的光纖兩端,每秒可以接收到100億對糾纏,傳輸效率提升了100億億倍!
中國科學技術大學的突破,正是研發(fā)出了長壽命的“量子線人”,讓兩個“線人”的存活時間延長到了550毫秒,超過了派出“線人”所需的450毫秒,在國際上首次滿足了讓兩個“線人”可以接頭的基本條件,使得遠距離量子網絡成為可能。
不僅如此,科研團隊還利用這一技術建立了遠距離節(jié)點間高保真糾纏,實現了設備無關量子密鑰分發(fā)的遠距離傳輸。意味著,哪怕“特工”們使用的電臺可能被敵人動過手腳,但只要他們之間的糾纏通過了嚴格檢驗,所傳遞的信息就依然是無法被破解的。
中國科學家的這兩項突破,標志著基于量子糾纏的光纖量子網絡正在從理論構想走向現實可能,進一步擴大了我國在該領域的國際領先優(yōu)勢。
(總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉 張喆)