揭秘“墨子号”:量子卫星到底有多牛?

作者: 李瑜

来源: 中国科学报

发布日期: 2016-08-16 02:16:09

8月16日凌晨,世界首颗量子科学实验卫星在酒泉发射成功,标志着中国在量子通信领域的重大突破。量子卫星的技术挑战包括天地一体化量子联通、单光子探测器的高灵敏度以及时间同步设置。尽管面临巨大挑战,中国科学家通过自主研发,逐步探索并实现了这一前所未有的科技成就。

8月16日凌晨,伴随着世界首颗量子科学实验卫星在酒泉圆满发射成功,中国人的“飞天”梦想再一次在这片古老的土地上绽放,从此,头顶的浩瀚星空里也多了一份属于中国和世界的“量子”牵挂。

在量子通信中,最大的难点在于如何实现天地一体化的量子联通。这就好比在万米高空,往地面的一个存钱罐里扔硬币,需要准确地将硬币投掷于储蓄罐的狭小入口。如果出现一点点偏差,信息的传递便会功亏一篑。

量子卫星采用的是单光子探测器,其目的是实现对每一个光子的捕捉。那么,这是一个什么概念呢?一个60瓦的灯泡,每秒钟发射的光子大约是10×10的20次方个,而一根火柴的最大光亮大约是3~5瓦。量子卫星探测器灵敏度相当于在月球上点根火柴,我们在地球上用望远镜可以看到它的亮光。

在太空中,量子卫星每秒钟大约向地面发射一亿个光子,需要地面接收装置对所有光子进行接收。然而,这个接收过程并非来者不拒,而是要讲究个先来后到。我们必须知道每个光子是第几个发出来,信息传递就是必须发送端和接收端是能够对的上的,要有一个完整的序列。

此外,与赶超、追赶的老剧本不同,量子通信这条路,是中国科学家自己一步步趟过来、摸出来的。我们以前做各种各样的卫星的时候,一般都有个参考。尽管人家不会把技术告诉你,但是至少心理上是有个预期的,因为别人已经做成了。我们相信通过自己研究总能成功,心里有这个底。此外,中国已经有很多例证,尽管起步晚,但却实现了赶超。

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