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探测能源、跨洲安全通信……你所想不到的量子技术!

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探测能源、跨洲安全通信……你所想不到的量子技术!

雪花又一年 2018-05-02 17:16:00 浏览45 评论0

摘要: 近年来 我国大力发展量子通信等量子技术 那么量子技术有何用途? 量子通信更安全 现在有线通信主要有两类介质:电缆和光纤。比如Alice打电话给Bob,二者为合法用户。但系统中的窃听者Eve,只需要把类似万用表或者示波器一样的东西,接在Alice和Bob之间就能轻松窃听,而二人还毫不知情。

近年来

我国大力发展量子通信等量子技术

那么量子技术有何用途?

探测能源、跨洲安全通信&&你所想不到的量子技术!

量子通信更安全

探测能源、跨洲安全通信&&你所想不到的量子技术!

现在有线通信主要有两类介质:电缆和光纤。比如Alice打电话给Bob,二者为合法用户。但系统中的窃听者Eve,只需要把类似万用表或者示波器一样的东西,接在Alice和Bob之间就能轻松窃听,而二人还毫不知情。

探测能源、跨洲安全通信&&你所想不到的量子技术!

光纤通信也会被窃听。原理是通过将光纤弯曲,使得部分光信号外泄,并被相应的探测器探测到。而且,窃听所导致的损耗会淹没在环境变化里,无法被察觉。

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也就是说,光缆通信和光纤通信存在窃听手段简单窃听者无法被察觉两大问题。

量子通信技术可以解决这一问题!它具有极高的安全性,难以被侵入

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中国量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍,如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”,那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就,海量信息将在其中来去如影,并且“无条件”安全

探测能源、跨洲安全通信&&你所想不到的量子技术!

量子钟更精确

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普通人一般是不会介意自己的手表快了半分钟,还是慢了十几秒。但是,如果是像美国海军气象天文台那样为一个国家的时间负责,那么这半分半秒的误差都是不被允许的。好在这些重要的组织单位都能够依靠原子钟来保持时间的精准无误。这些原子钟比之前所有存在过的钟表都要精确。其中最强悍的是一台铯原子钟,能够在2000万年之后,依然保持误差不超过1秒。

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对于这些极度精准的原子钟来说,导致误差产生的最大敌人,是量子噪声。它们能够消减原子钟测量原子振动的能力。现在,来自德国大学的两位研究人员已经开发出通过调整铯原子的能量层级来抑制量子噪声程度的方法。它们目前正在试图将这一方法应用到所有原子钟上去。

通过捕获原子和离子,制造前所未有的高精度计时器。

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超精密温度计

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和量子钟一样,需要极低温度环境的材料实验室,精密温度计可以在其中大展身手。

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耶鲁大学的研究人员发明了一支可以对付这些情况的神奇温度计。它不仅能在极端环境中保持坚挺,更能够提供无比精确的数值。科学家们借助量子隧道得到了自己想要的答案。就像钻入山体内部而不是在其表面爬上爬下,粒子在穿越势垒的过程中,产生出了量子噪声。使用研究团队的量子温度计去测量这些噪声,便能够精确地得出实验物体的温度。

量子成像

通过对单个光子进行探测和计数,来突破传统相机的各种限制。全新的成像技术甚至可以穿过浓雾、看透墙壁。

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量子传感器

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量子传感器相比于传统产品则实现性能上的“大跃进”:在灵敏度准确率稳定性上都有了不止一个量级的提高。也正因此,它的应用场景也变得更加多样,例如在航空航天、气候监测、建筑、国防、能源、生物医疗、安保、交通运输和水资源利用等尖端领域都实现了量子传感器的商业化应用。

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而量子传感器的发展并非是一项技术上的单点突破,它带动的是整个生态系统的建立和完善,从工程测量到数据可视化解析,各领域即将涌现的大量工作机会都表明这一趋势已经越来越清晰。

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量子计算机

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量子计算机将完成传统计算机所无法想象的任务。以IBM的超级计算机Blue Gene为例,它需要花费上百万年才能破解某些普通的数据加密,而量子计算机只需要几秒。此外,未来的量子计算机还将帮我们合成出各种具有全新性能的材料。

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京沪干线

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京沪干线于2017年9月29日正式开通,是连接北京、上海,贯穿济南和合肥全长2000余公里的量子通信骨干网络,并通过北京接入点实现与“墨子号”的连接,是实现覆盖全球的量子保密通信网络的重要基础。

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简单来说,它是实现远距离量子通信的两条技术线,好比高铁和飞机是实现远距离交通的两条技术线。

京沪干线把中继器建在地上,而量子卫星相当于用卫星作中继器。量子卫星不在同步卫星的轨道上,它相对于地面的是时刻在变化的。你可以这一段时间让卫星跟合肥通信,下一段时间跟上海通信,再下一段时间跟欧洲通信。通过卫星的中继,就能实现跨省甚至跨洲的量子通信

“京沪干线”将推动量子通信在金融、政务、国防、电子信息等领域的大规模应用,建立完整的量子通信产业链和下一代国家主权信息安全生态系统,最终构建基于量子通信安全保障的量子互联网

拓展阅读

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原文发布时间为:2018-03-10
本文作者:上海微生活
本文来源:今日头条,如需转载请联系原作者。

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