探測能源 跨洲安全通訊 你所想不到的量子技術!

2021-09-20 12:34:06 字數 2883 閱讀 9276

近年來

我國大力發展量子通訊等量子技術

那麼量子技術有何用途?

量子通訊更安全

現在有線通訊主要有兩類介質:電纜和光纖。比如alice打**給bob,二者為合法使用者。但系統中的竊聽者eve,只需要把類似萬用表或者示波器一樣的東西,接在alice和bob之間就能輕鬆竊聽,而二人還毫不知情。

光纖通訊也會被竊聽。原理是通過將光纖彎曲,使得部分光訊號外洩,並被相應的探測器探測到。而且,竊聽所導致的損耗會淹沒在環境變化裡,無法被察覺。

也就是說,光纜通訊和光纖通訊存在竊聽手段簡單竊聽者無法被察覺兩大問題。

量子通訊技術可以解決這一問題!它具有極高的安全性,難以被侵入

中國量子衛星首席科學家潘建偉院士介紹,如果說地面量子通訊構建了一張連線每個城市、每個資訊傳輸點的「網」,那麼量子科學實驗衛星就像一桿將這張網射向太空的「標槍」。當這張縱橫寰宇的量子通訊「天地網」織就,海量資訊將在其中來去如影,並且「無條件」安全

量子鐘更精確

普通人一般是不會介意自己的手錶快了半分鐘,還是慢了十幾秒。但是,如果是像美國海軍氣象天文台那樣為乙個國家的時間負責,那麼這半分半秒的誤差都是不被允許的。好在這些重要的組織單位都能夠依靠原子鐘來保持時間的精準無誤。這些原子鐘比之前所有存在過的鐘錶都要精確。其中最強悍的是一台銫原子鐘,能夠在2000萬年之後,依然保持誤差不超過1秒。

對於這些極度精準的原子鐘來說,導致誤差產生的最大敵人,是量子雜訊。它們能夠消減原子鐘測量原子振動的能力。現在,來自德國大學的兩位研究人員已經開發出通過調整銫原子的能量層級來抑制量子雜訊程度的方法。它們目前正在試圖將這一方法應用到所有原子鐘上去。

通過捕獲原子和離子,製造前所未有的高精度計時器。

超精密溫度計

和量子鐘一樣,需要極低溫度環境的材料實驗室,精密溫度計可以在其中大展身手。

耶魯大學的研究人員發明了一支可以對付這些情況的神奇溫度計。它不僅能在極端環境中保持堅挺,更能夠提供無比精確的數值。科學家們借助量子隧道得到了自己想要的答案。就像鑽入山體內部而不是在其表面爬上爬下,粒子在穿越勢壘的過程中,產生出了量子雜訊。使用研究團隊的量子溫度計去測量這些雜訊,便能夠精確地得出實驗物體的溫度。

量子成像

通過對單個光子進行探測和計數,來突破傳統相機的各種限制。全新的成像技術甚至可以穿過濃霧、看透牆壁。

量子感測器

量子感測器相比於傳統產品則實現效能上的「大躍進」:在靈敏度準確率穩定性上都有了不止乙個量級的提高。也正因此,它的應用場景也變得更加多樣,例如在航空航天、氣候監測、建築、國防、能源、生物醫療、安保、交通運輸和水資源利用等尖端領域都實現了量子感測器的商業化應用。

而量子感測器的發展並非是一項技術上的單點突破,它帶動的是整個生態系統的建立和完善,從工程測量到資料視覺化解析,各領域即將湧現的大量工作機會都表明這一趨勢已經越來越清晰。

量子計算機

量子計算機將完成傳統計算機所無法想象的任務。以ibm的超級計算機blue gene為例,它需要花費上百萬年才能破解某些普通的資料加密,而量子計算機只需要幾秒。此外,未來的量子計算機還將幫我們合成出各種具有全新效能的材料。

京滬幹線

京滬幹線於2023年9月29日正式開通,是連線北京、上海,貫穿濟南和合肥全長2000餘公里的量子通訊骨幹網路,並通過北京接入點實現與「墨子號」的連線,是實現覆蓋全球的量子保密通訊網路的重要基礎。

簡單來說,它是實現遠距離量子通訊的兩條技術線,好比高鐵和飛機是實現遠距離交通的兩條技術線。

京滬幹線把中繼器建在地上,而量子衛星相當於用衛星作中繼器。量子衛星不在同步衛星的軌道上,它相對於地面的是時刻在變化的。你可以這一段時間讓衛星跟合肥通訊,下一段時間跟上海通訊,再下一段時間跟歐洲通訊。通過衛星的中繼,就能實現跨省甚至跨洲的量子通訊

「京滬幹線」將推動量子通訊在金融、政務、國防、電子資訊等領域的大規模應用,建立完整的量子通訊產業鏈和下一代國家主權資訊保安生態系統,最終構建基於量子通訊安全保障的量子網際網路

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