第一千零三章 重磅科技升级

量子通讯从字面的意思看就是量子学在通讯方面的应用。

这个话题很复杂,量子和通讯分开说都得说上一学期,只能简单的用不太准确的比喻来解释,因为准确的解释是需要推演数学公示的,现在能看到的科普全都是比较准确的科普而已,并不能奉为圭臬。

量子通讯按照传输的信息是经典还是量子分为两种。

前者用于量子密钥的传输,这个还没有脱离光纤的范围。

后者用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。

隐形传送是量子学最高的追求,简单说就是把一个东西(信息)百分百的复制之后传送到接受地点,这就意味着要选取构成原物完全相同的基本单元,完美复制出跟原物完全一样的复制品,但这个绝对不可能,因为量子力学有不确定性,不允许精确的复制信息。

这种不能完全复制的特征,俗语就叫做“上帝真的投骰子”,玻尔在这一点上赢了爱因斯坦,绝对的猛人。

如果是书面表达大体上就用贝尔不等式,测不准原理等来描。

然后基于这种特征,量子通讯就应运而生,目前最主要的就是在安全性方面有极大的提升,至于基于量子纠缠的隐形传送,也在计划之中!

那么为何量子通讯会如此安全?

事情还得从头说,物质由原子组成,原子能量不是连续变化的,一份一份的来搞,最小的一点点分量就叫做量子。

当我们用量子通讯卫星发送密码,就得先发偏振光子,代表一个比特1或者0。

由于光是电磁波,具有波粒二象性,使得光可以细分为光子,同时又很不稳定,可以朝着不特定的方向偏振,此时我们就得事先规定偏振角度,比如朝着零角度偏振的代表0,朝着90度方向偏振的代表比特1。

然后接受装置就只能允许零角度和90度的偏振光子通过,甚至接收装置都要提前设置好固定的角度,比如45度,这样才能顺利的接收到正确的比特,其他角度不对的偏振光子都被过滤了。

但是如果零角度的光子想从0比特的口子和1比特的口子过去怎么办?

那就得掷骰子呗,这就是所谓的“上帝掷骰子”。

这样一来,通讯卫星发出的光子和接收器摆放的方向一致时候,收到的比特才是对的,有意思的是,接收器的摆放角度也是随机的。每次就得讨论摆放角度的问题

两个都是随机的话,就会产生很多不成功传输的比特,删掉不成功的比特,剩下的就是这一回发送的随机密码。

由于一次只发送一个光子,要是被人窃听了,就意味着被拦截看了信息,那么接收方肯定就能知道,因为前面说过了。

量子里面不可能有完全复制这个概念,想拦下来之后再给个原来一样的光子信息是不可能的,这就是“量子不可克隆定理”和测不准原理在起作用,真正做到了一次一密。

随机产生,不能窃听,不能被破解,量子通讯的安全度自然就高了,目前量子通信传播密码的套路叫做BB84协议。

目前来看,人类手头上的量子分配不做通讯,只分配密钥!只分配密钥!

量子密钥分配不能主动防护窃听,只能被动探测人家是否窃听自己。

窃听的探测依旧是按照测不准和不可克隆原理,这就是人类眼下的现状。

目前的量子密钥还是依赖常规通信,无法超光速,那种超光速的量子纠缠还只是一个幻想,不打开盒子就知道猫是死是活还做不到!量子隐形传输太过魔幻了,完美的量子纠缠应用应该是无法达到的。

目前商业化的还是量子密钥,实验室状态下的量子密钥分配最远距离是260到300千米,远程量子通信的实现依赖中继站,中继分为量子中继和可信中继,后者目前已经产业化,原理就是A传信息给B,B再传给C,中途密钥落地,有一定的风险。

而量子中继是不落地的,以量子纠缠分发技术在相邻站点之间建立共享纠缠对,用量子存储技术储存纠缠对,再用远距离自由空间传输技术实现量子纠缠转换,保真度极高。

眼下最好的量子态隐形传输原理性实验的最长距离是143公里,前提是西班牙加那利群岛的环境良好。看起来比夏国首都16公里和QH省的97公里大气内传输要好不少。

但是西班牙这次实验太多疑点,怎么看就怎么像是赌气打破夏国记录的一场骗局。

想要达到更远的距离,就得规避大气干扰光子脆弱的量子状态,得用卫星来分发光子,太空的几千公里换算到地面也就8公里左右,走向太空势在必行。

夏国的成果最强,也仅仅是实现了实现六光子纠缠、八光子纠缠和十比特超纠缠,即便在地面上实现了百公里传输,也只是理论上在太空能传输1000公里,距离商业化还远着呢。