3月20日，中國科學技術大學宣布，我國首次完成了上萬公里的星地量子通訊。

按照相關人士的描述，從我國到南非，整整12900公里，可以實現一對一圖像加密傳輸。而且這種通訊方式，是無法被攔截與破譯的。

換言之，有了量子通訊的加持以后，咱們的國防戰略通訊系統，就能得到指數級提升了。

話說量子通訊中究竟隱藏著什么神技？除了應用于國防以外，它還能用于哪些領域？

什么叫量子態？

在此之前，咱們先來了解一下，何謂量子？以及何謂量子通訊？

量子，其實就是物理學中最小的能量、動量單位。比如電子、光子這些東西，都屬于量子的范疇。其特點就是喜歡閃現，一不留神，就不知道溜到哪里去了。

不光如此，量子每次出現的位置，也是一種隨機概率。可能過一段時間，消失的量子就會在另一個地方現身了，直讓人琢磨不透。

當然了，量子真正令人捉摸不透的地方，其實是它的疊加態。比如薛定諤的貓，就是量子疊加態的著名案例。

按照薛定諤的說法，在箱子沒打開之前，貓可以是任何狀態，它可能是活的，也可能是死的。總之，只要你不觀察它，那它就一直處于一種半死半活的疊加狀態。

當然，如果你按捺不住好奇心，一定要打開箱子看看，那么量子就會立馬坍縮成某種固定狀態了。

甭管之前量子有多么善變，多么隨機搖擺，只要你用眼睛盯著它，它就現出原形了。這就是量子，奇怪又難懂。

防竊聽的神器

那量子密碼又是什么東西？關于這個概念，雖然很復雜，但是也不難理解，咱們舉個例子就知道了。

比如一個量子，要跨越千里，從中國飛到南非。咱們要想利用這個量子進行通信，就得定一套觀察密碼a。

通過該密碼的觀測，量子會坍縮成某一固定狀態a。在這種情況下，量子通訊就完成一半了。

南非那邊收到量子信息后，也用密碼a觀察。如此一來，就能從量子的坍縮狀態，得知具體的情報內容了。

說到這里可能很多人會問了，那這跟普通的秘密通訊有啥區別？區別當然有，其中最大的一項區別就是——防竊聽。

假如在通訊過程中，某國家試圖竊聽，并將竊聽密碼設置為b。在這種情況下，中途被竊聽的部分量子，就會坍縮成b狀態。

當南非那邊收到量子情報后，發現其中的部分量子變成b了，于是立馬就能反應過來，這封情報被竊聽了。

可見，量子通訊最大的好處，就是擁有防竊聽機制。只要咱們守住唯一的觀察密碼a，他國就算竊聽技術再強，也無濟于事了。

關于量子通訊的防竊聽率，也有人曾做過一系列相關實驗。1984年，IBM兩位工程師，就曾做過量子通訊密鑰的方案和測算。

傳送者用光子表示密鑰，然后一一發送信息。如果有人企圖竊聽，就必須在中途攔截光子進行觀測，而每竊聽一個光子，竊聽者就有25%的機率被發現。

當竊聽數量增至72個光子的時候，此時竊聽者不被發現的概率，就只剩下十億分之一了。可見，要想在量子通訊中玩竊聽，比登天還難。

超遠距離通訊的神器

當然了，量子通訊厲害的點不止于此。像超遠距離通訊，也是量子通訊的一大殺招。而其核心原理，就是量子糾纏。

按照科學家的說法，兩個發生糾纏的量子，無論相隔多遠，都會產生聯動。即便一個在宇宙這頭，一個在宇宙那頭，也不影響它倆之間的互相牽扯。

而且這種關聯狀態，是不需要依托經典物理學中的力場或電場的，其關聯速度也遠超光速。可以說，只要兩個量子發生糾纏了，就算是神仙也攔不住。

也正因如此，所以愛因斯坦才將其稱為“鬼魅般的超距作用”。

那么問題來了，牽扯歸牽扯，你怎樣利用這種牽扯來進行通訊呢？換句話說，你怎樣通過它來傳輸有效信息？

關于這個問題，其實很簡單，再加入第三個量子就行了。

按照科學家的說法，當新加入的量子c，“勾引”這端的量子b的時候，另一端的量子a就會產生感應。

這端的量子c怎么與量子b進行糾纏，另一端的量子a都會一一表現出來。而這，就是科學家想要傳輸過去的信息。

關于這套原理，還有一個專門的科學術語——量子隱形傳態。可見，兩個人的異地戀并沒有好結果，但凡有第三者插足，綠帽子就如期而至了。

1991年，英國一個科學團隊還針對此現象，做出了一系列實驗驗證。

他們用甲和乙分別代表兩個互相糾纏的量子。與此同時，還讓甲和乙各綁定一個雙胞胎量子。期間，他們便利用這些量子的糾纏態來發密文。

從實驗結果來看，甲只要操控旁邊的雙胞胎量子，另一端的乙及乙旁邊的雙胞胎量子，也會得到同樣的結果。

可見，量子界的“出軌”確實無處不在。你以為隔壁老王離你很遠，其實老王一直在你身邊。

量子通訊的承載者——墨子號

這時候可能又有人會問了，量子通訊雖然很厲害，但現實中有沒有一種工具，能承載這份“神力”呢？

關于量子通訊的承載工具，毫無疑問就是咱們的大國重器墨子號衛星了。

墨子號衛星是世界上首顆量子通訊衛星。早在2003年，我國科學家潘建偉院士就提出了這個概念。

按照潘建偉院士的描述，一旦墨子號衛星發力，那么我國的“天地一體化”量子通信網就能搭建成功了。

那墨子號衛星的研制歷程究竟是怎樣的呢？其實在這方面，我國一直都甩了西方好幾條街。

顧名思義，墨子號衛星的名字，就源自先秦時期的科學家墨子。2003年提出墨子號衛星概念以后，項目經過審批、立項，很快便啟動了。

2005年，潘建偉團隊在一次13公里自由空間量子通信實驗中，首次證實了光子穿透大氣層后，其量子態依舊能有效保持的觀點。

有了這個實驗作為支撐，星地量子通信的可行性就大大增加了。

2006年，潘建偉團隊首次利用誘騙態方案，實現了超過100公里的光纖量子密鑰分發。而美國和歐洲那邊，直到后期才做到這一點，攻克速度遠不如我國。

在2008年，潘建偉團隊還發明了量子中繼器。有了這個中繼器以后，就能讓即將衰竭的光子，將其信息傳給其他光子了。

因為這個緣故，《自然》雜志甚至還稱贊潘建偉團隊：“清除了量子通信道路中的最后一塊攔路石”。可以說，在量子通訊這個賽道上，咱們說第二，沒人敢說第一。

既然技術儲備到位，那么接下來就是將其應用于現實了。2016年8月16日，由長征二號丁運載火箭搭載的墨子號衛星，發射升空。

從結構上來看，這臺重達640公斤的衛星，主要部件包括量子密鑰通信機、量子糾纏源等。

它升空以后，立馬跑到500公里的高空軌道，開啟了24小時巡游歷程。自此，墨子號這套大國重器，便能輔助地面站開展量子通訊任務了。

量子通訊能應用在哪些領域？

那量子通訊技術，在現實生活究竟有哪些應用領域呢？

首先肯定是國防、信息傳輸安全這些領域。像中國“京滬干線”，就是世界首條量子保密通信干線。

這條干線為我國的軍事指揮系統，提供了無條件的安全通信，別人就算想攔也攔截不了。畢竟一旦竊密的話，立馬見光死。

此外，墨子號衛星在太空中，也能實現全球范圍內的軍用量子密鑰分發。

其覆蓋范圍包括我國東海、南海、西部邊疆等地區。無論是飛機、艦船、潛艇，還是核武控制系統，都能用這套量子密鑰進行通訊，主打的就是一個天衣無縫。

至于民生方面，也有很多地方用到了量子通訊技術。比如中國工商銀行，就經常使用"京滬干線"，來加密自家的金融數據。

還有國家電網，也用量子通信來加密其電力調度系統。像“合肥量子電網”，就能通過量子加密技術來防止黑客攻擊，這樣就能避免大規模停電了。

此外，像“合肥量子政務網”，也經常利用量子通訊來保障公安、交通等數據，以防止其被篡改。你敢黑進系統，警方反手一個“量子緝查”，讓你逃無可逃。

還有中石油，更是利用量子傳感器來檢測管道是否泄漏，據說其精度甚至比傳統技術還要高100倍。

可見，“天地一體化”量子通信網，確實名不虛傳。一旦將其徹底覆蓋全國，說不定咱們的網絡信息安全，就能固若金湯、屹立不倒了。

總之，量子通訊技術的開發，對咱們而言絕對是利大于弊的。它不僅能助力中國科技走向世界巔峰，還能助力人類文明進入量子通訊新時代。對于這些的新興技術，又怎能不推崇？