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【國際為什麼】量子衛星能徹底杜絕竊聽?

中國昨成功發射全球首顆量子科學實驗衛星「墨子號」,未來兩年將透過墨子號進行太空與地球間「高速量子密鑰分發」實驗,以及「量子纏結分發」與「量子隱形傳輸」驗證,中方強調相關實驗可讓具有超高安全度的「量子通訊」研究,往實用方向更進一步。那麼,到底什麼是量子通訊?「墨子號」上的量子研究,和我們的生活又有什麼關係呢?要了解量子通訊,首先得認識「量子」。所謂量子,就是構成物質的最基本單元,是能量的最基本攜帶者,也是不可再分割者。而在量子世界裡有兩個最基本的原理,就是「量子態疊加(superposition principle)」與「量子纏結(Quantum Entanglement)」。量子態疊加原理就是指一個量子系統可以處在不同量子態的疊加態上。而所謂的量子纏結,則可想像成孫悟空和他的分身,無論兩者距離多遠都擁有「心靈感應」,孫悟空想了什麼,他的分身也會感應到。因此「量子纏結」的實際表現就是,不論分離多遠,對兩個粒子其中一個的量子態出現任何改變,另一個粒子會立刻感受到,並做相應改變。而量子通訊被認為是人類發展至今,唯一被嚴格證明為「無條件安全」的通訊方式,原因何在?中國量子科學實驗衛星工程首席科學家潘建偉解釋:「量子不可分割、不可複製,所以能保證加密內容不被破譯,可以從根本上保障信息安全、保護全人類的隱私」。你可以想像,就如同我們說悄悄話時,想辦法把「音量」調整到「量子級別」,也就是旁邊的人再仔細偷聽都聽不到,偷錄悄悄話也會改變這話,從而讓人發現竊聽,這就是量子通訊的保密原理。此次墨子號即將開展的太空與地球間「高速量子密鑰分發」實驗,便是針對量子通訊所展開的實驗,讓對話雙方建立只有雙方可共享的密鑰,確保通訊安全且駭客無從下手。至於「量子纏結分發」與「量子隱形傳輸」實驗,則是在太空與地面間,讓甲地的某一粒子的未知量子態,可在乙地的另一粒子上還原出來。這個概念有點類似電影《星際爭霸戰》中的「瞬間移動」,只是移動速度只有光速,且現階段能傳輸的物質有限,尚無法傳輸生命體。儘管包括量子傳出等量子計算目前仍然處於基礎研究的階段,但量子科學和技術其實已在各方面影響我們的日常生活。例如目前正在廣為使用的電腦、手機、網際網路、導航器材,甚至是醫院裡的磁共振等,無一不得益於量子科學和技術。至於量子通訊,潘建偉認為,量子通訊一開始可應用於國防、金融、政務、科學研究等,之後會在大眾中廣泛應用,他預測:「5年左右很多政府機要部門開始用,10年左右金融業、銀行等大機構開始使用,15年的時間或許走進千家萬戶。屆時,每個人的家裡、手機上或許都會有一個量子加密晶片,銀行轉款、電子賬戶等的涉密操作,都不用擔心被盜用或者攻擊。」(大陸中心/綜合外電報導)更多深度專題請點【國際為什麼】


新華社

墨子號淨重600公斤。新華社

工作人員測試衛星的太陽能板。新華社

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