微納量子衞星如何進一步加強量子保密通信的應用？解讀來了

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量子科技是全球高科技領網域競争的焦點之一，也是事關國家安全和社會經濟高質量發展的戰略性領網域。説到量子科技，很多人首先就會想到墨子号。2016 年 8 月，全球首顆量子科學實驗衞星墨子号成功發射，并圓滿完成設定的科學目标，一舉奠定了我國在量子通信領網域的領先地位。如今，在中國科學院量子創新研究院，科學家們正在進行微納量子衞星的進一步研究。相比墨子号，微納量子衞星将會如何進一步加強量子保密通信的應用？

微納量子衞星 " 濟南一号 "

取得研究進展

中國科學院院士、中國科學技術大學常務副校長潘建偉：去年的 7 月份我們成功地發射了世界首顆微納量子衞星。那麼經過去年 7 月份到現在将近一年的努力，最近我們通過實驗确信地證明了，這個微納衞星的成本只有墨子号的二十分之一，但是它也能夠很好地來進行星地的量子實驗。相關的科研成果我們會在不久的将來向全球的同行發布。

墨子号取得的一系列科研成果要走向實際應用，至少還有兩個巨大的障礙需要克服。一是通過減重降低衞星發射成本，二是要克服白天太陽光的幹擾，從只能晚上工作變成全天時。如今，微納量子衞星 " 濟南一号 " 已經跨越了第一個障礙。

中國科學技術大學副教授李楊：我們是經過了大概三年左右的時間，然後研制了一顆大概是 96 公斤重的世界上第一顆量子微納衞星，這個衞星它跟我們以前的墨子号相比，它包括衞星的重量、載荷的重量都降低為原來的大概是 1/6。

而要排除太陽光幹擾卻有着常人難以想象的困難。量子通信以單光子為載體，單個光子能量微弱到相當于從地球去看月亮上劃燃的一根火柴。黑夜為捕獲單光子提供了有利的環境，到白天太陽光一照，衞星發射光子就湮滅其中，就像一滴雨水落入了大海。為此，潘建偉領銜的量子通信團隊，從每一個影響光子天地收發的因素着手，通過無數次實驗，讓每一個指标逐一達到技術要求。

科研團隊歷時一年多的調整、驗證，抗太陽幹擾技術完成全部地面實驗，團隊成員們滿懷信心地等待下一顆衞星升空檢驗。

量子計算再獲新突破

除了通信，計算也是量子科技應用的一個重大領網域。随着大數據時代的到來，全球數據量呈指數級增長，對計算能力的需求巨大。目前全球科技界已紛紛把目光投向了量子計算，搶占技術制高點。就在幾天前，由中國科學院院士潘建偉領銜的科研團隊，将量子系統中真糾纏比特數目的紀錄由原先的 24 個大幅突破至 51 個。從 24 到 51，這個數字的增長，究竟有着怎樣的特殊意義呢？

量子糾纏态制備的數目是顯示量子計算復雜度的一個重要指标。

中國科學技術大學教授朱曉波：我們看過耍雜技的，他在天上扔飛盤，扔一個接一個這比較容易，扔兩個一起接就稍微難一點，扔三個就更難了。原來只能扔二十幾個，這已經相當相當難了，因為國際社會學術界為這個已經努力了很多很多年了。從 2000 年開始到我們這個成果發布以前，最多也就做到 24 個，現在我們一下子可以接 51 個飛盤，而且都接得穩穩的。

在朱曉波眼裏，對量子比特的精度追求就是刀尖上的舞蹈，因為一個量子比特的能量僅有蝴蝶扇動一下翅膀所需要能量的十億億分之一，經不起任何擾動。