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      信,未來

      2016-12-01 11:10:11高翔宇
      關(guān)鍵詞:傳態(tài)墨子隱形

      高翔宇

      未來某一天,心儀某個(gè)人,你卻不敢當(dāng)面告訴她。猶猶豫豫,拿起手機(jī),撥通號(hào)碼……

      嘟、嘟、嘟……歇菜,電話無法接通!

      未來某一天,肚子咕咕叫,毫不猶豫,手機(jī)外賣!

      你好,請(qǐng)給我一份荷葉炒飯,多一點(diǎn)荷葉,少一點(diǎn)飯!

      喂、喂、喂……能聽見嗎?

      怪天、怪地、怪運(yùn)氣,好意思嘛!通信科技日新月異的今天,只怪你的手機(jī)少了個(gè)“G”。

      G是什么?G是英文單詞“Generation”——“時(shí)代”的意思。

      在傳統(tǒng)英語中,約定俗成,30年為一個(gè)時(shí)代。不過,在高科技的通信領(lǐng)域,這一時(shí)限早已成為笑談。在我們身邊,手機(jī)普及不過十多年,但是你知道移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了多少代嗎?

      問問家長(zhǎng)你便知道,手機(jī)通信從1G時(shí)代:嘟嘟嘟、喂喂喂,到今天4G時(shí)代全球暢聊:天涯海角、Hello、你好……

      我們的通信生活,已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。

      看不見、摸不著的巨大飛躍,在你的耳邊、身邊,直到天邊……

      人類通信到底發(fā)生了怎樣驚天動(dòng)地的變化?我們能用直觀的方式窺見一二嗎?

      別著急,幾位頂級(jí)科學(xué)家正在發(fā)聲,帶你走進(jìn)一個(gè)意想不到的科學(xué)世界!

      移動(dòng)通信 “一劍”升級(jí)

      “Hello,是科學(xué)家嗎……”

      “裝模作樣,找我啥事?”

      殷姍姍——本記者的好朋友,畢業(yè)于中國(guó)科技大學(xué),諾基亞全球通信高級(jí)工程師,致力于手機(jī)通信升級(jí)研發(fā)的科學(xué)家。

      那些我們聽不懂的通信領(lǐng)域科學(xué)術(shù)語,在她那里,就像是柴米油鹽醬醋茶,熟悉得不能再熟悉。

      對(duì)于通信技術(shù)翻天覆地的變化,她可見怪不怪,因?yàn)樗刻於荚谝姟肮帧薄?/p>

      她的工作有多怪?讓她自己告訴你吧。

      “簡(jiǎn)單點(diǎn)說,我們的工作就是讓大家體驗(yàn)到令人驚嘆的移動(dòng)通信科技?!?/p>

      “那會(huì)是怎樣的體驗(yàn)?能給我們描述一下嗎?”

      “這么說吧,我們的工作好比在開發(fā)一種高速通信公路。這種高速通信公路一旦建成,你走在大街上,臨近的店鋪會(huì)自動(dòng)給你的手機(jī)發(fā)送信息,手機(jī)則根據(jù)你的喜好,智能地選擇信息。不僅如此,你家中的冰箱、微波爐、空調(diào)、門窗……所有的設(shè)備都可以和你的手機(jī)互聯(lián)互通,為你打造一個(gè)智能的生活環(huán)境。路燈、垃圾筒、廣告牌……到處都可以設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)傳感器,并形成一張全時(shí)段、多手段的立體監(jiān)控網(wǎng),比現(xiàn)在街頭攝像頭要強(qiáng)得多。在這種高速互聯(lián)的環(huán)境中,僅憑移動(dòng)通信,就能實(shí)現(xiàn)?!?/p>

      “這么說來,壞蛋可是無處躲藏啦,警察有可能會(huì)失業(yè)哦!”

      “你這可是杞人憂天!不過,精彩遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。要知道,通信技術(shù)的革新會(huì)讓信息速度成千倍提高。手機(jī)不但可以打電話,還可以和很多設(shè)備互聯(lián)互通,這也是從1G時(shí)代到4G時(shí)代,最能觸摸的不同。”

      “嗯,聽起來很棒!但是,很奇怪,我們的手機(jī)已經(jīng)用上了4G技術(shù),卻沒有體驗(yàn)到描述中的神奇!”

      “這個(gè)不難解釋!舉個(gè)例子來說,電腦剛剛誕生的時(shí)候,又大又笨,‘跑得還慢,個(gè)頭足足有一間房子那么大。隨著科技的發(fā)展,電腦變得越來越小,很重要的一個(gè)因素是電腦硬件變得越來越小。就拿電腦處理器來說吧,現(xiàn)在,只有一個(gè)指甲蓋那么大呢。通信技術(shù)的革新也是這樣,首先是基站越變?cè)叫??!?/p>

      “能給我們解釋一下什么是基站嗎?”

      “通信基站,有點(diǎn)像古代的‘驛站,它可以幫助傳遞信號(hào)。只是這個(gè)家伙‘腳不沾地,被安裝在離地面15~50米的建筑物或發(fā)射塔上。簡(jiǎn)單點(diǎn)說,就是移動(dòng)通信無線天線啦!”

      “我們小區(qū)就有這樣的基站?!?/p>

      “沒錯(cuò),基站多了,‘驛站就多了,這樣信息中轉(zhuǎn)起來可以更加清晰快捷。移動(dòng)通信時(shí),喂喂喂、嘟嘟嘟的狀況會(huì)大大減少。”

      “難道僅僅因?yàn)榛締???/p>

      “當(dāng)然不是。通信技術(shù)更重要的秘密其實(shí)藏在信號(hào)源——電磁波中,這種電磁波在移動(dòng)通信領(lǐng)域被稱為射頻?!?/p>

      “射頻?”

      “射頻和聲音一樣,是一種信號(hào)源。我們要做的工作就是讓射頻的‘聲音強(qiáng)大清晰,不受干擾,然后,通過基站發(fā)送出去?!?/p>

      “強(qiáng)大清晰?怎么才能做到呢?”

      “這就需要通過軟件來實(shí)現(xiàn),需要我們和計(jì)算機(jī)對(duì)話,尋找程序的BUG!”

      “BUG又是什么?”

      “BUG就是程序漏洞。我們一天的工作就是——消滅通信中的程序漏洞,有時(shí)消滅3個(gè),有時(shí)消滅5個(gè),再用設(shè)備反復(fù)檢驗(yàn),確定漏洞消滅,才會(huì)投入應(yīng)用。的確,4G時(shí)代依然不夠強(qiáng)大,還有很多漏洞需要消滅。我們就像‘修路工人,修補(bǔ)拓寬通信公路,迎接5G時(shí)代,甚至6G時(shí)代……那個(gè)時(shí)候,神奇的感覺召之即來哦。”

      “我覺得你們更像是‘劍客,一劍一劍刺死危害通信技術(shù)的各種BUG,日積月累,打怪升級(jí)。因?yàn)橛心銈?,移?dòng)通信從‘喂喂喂、嘟嘟嘟變得越來越清晰快捷,這也是移動(dòng)通信G時(shí)代不斷升級(jí)的秘密吧!”

      在未來的通信領(lǐng)域,還有更厲害的劍客嗎?

      稍安勿躁,馬上出場(chǎng)……

      量子通信 “劍神”出招

      2016年8月16日1時(shí)40分,我國(guó)長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射升空?!澳犹?hào)”衛(wèi)星將在天地之間形成一張無形的量子通信網(wǎng)絡(luò),保障我們的通信安全。

      “量子通信網(wǎng)絡(luò),這是什么東西?”

      “通信安全?和我有什么關(guān)系?”

      這個(gè)問題要請(qǐng)中國(guó)量子衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國(guó)科技大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)潘建偉院士為大家解答。他可是全世界量子通信領(lǐng)域的頂級(jí)科學(xué)家,也是記者心中的“劍神”。

      為了見到潘院士,記者提前做了大量功課。

      知道嗎?量子科學(xué)是本世紀(jì)最尖端的科學(xué)。引領(lǐng)量子科學(xué)的國(guó)家,方能引領(lǐng)未來,引領(lǐng)全世界。目前,量子科學(xué)有兩個(gè)主攻方向:量子數(shù)學(xué)和量子通信。

      美國(guó)正在大力研究量子數(shù)學(xué),這玩意很深?yuàn)W,簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是:1+1以后不等于2了。

      中國(guó)致力于量子通信研究。潘院士正是這個(gè)領(lǐng)域的頂級(jí)科學(xué)家。

      潘建偉團(tuán)隊(duì)根據(jù)量子的特性,提出一種全新的通信設(shè)想:發(fā)射衛(wèi)星,建立量子通信網(wǎng)絡(luò),打造一種引領(lǐng)未來、引領(lǐng)全世界的通信方式。

      “不就打個(gè)電話嗎?有這么夸張嗎?憑什么可以引領(lǐng)未來、引領(lǐng)全世界呢?”記者心中有點(diǎn)疑惑。

      繼續(xù)追蹤……

      原來,量子,具有不可分割、測(cè)不準(zhǔn)等特性,使用量子通信,無法跟蹤,非常安全。這為國(guó)家信息安全提供了重要的保障,也為未來民用通信提出了一種全新的思路。

      除此以外,潘建偉團(tuán)隊(duì)還在利用“墨子號(hào)”衛(wèi)星進(jìn)行一項(xiàng)酷斃了的實(shí)驗(yàn)——量子隱形傳態(tài)。

      聽起來有點(diǎn)像科幻小說。簡(jiǎn)單點(diǎn)說,就是將物體轉(zhuǎn)換成量子狀態(tài),隔空傳物。按照這樣的邏輯,如果人也能轉(zhuǎn)換成量子狀態(tài),是否也可以實(shí)現(xiàn)隔空挪移呢?

      帶著諸多的疑問,記者撥通了潘院士實(shí)驗(yàn)室的電話。

      “你好,這里是秘書處?!?/p>

      “你好,我是少年博覽雜志社的高編輯,可以幫我轉(zhuǎn)接潘院士嗎?我想預(yù)約采訪他……”

      “不好意思,潘院士出差了!”

      “啊……謝謝您!”掩飾不住的失望,這已是記者第6次電話預(yù)約,“我能有其他方式聯(lián)系到潘院士嗎?”

      “真是熬不過你!潘院士太忙了,建議你聯(lián)系一下他的助理——李力老師,他也是實(shí)驗(yàn)室的核心成員。他的號(hào)碼是……”可愛的秘書終于松口了。

      哇……簡(jiǎn)直酷斃了,記者撥通了李力老師的手機(jī)……

      “李老師,您好,我是少年博覽雜志社的高編輯。秘書處給了我您的電話,我可以對(duì)您做一次簡(jiǎn)單的采訪嗎?關(guān)于量子通信的幾個(gè)問題。希望您可以為我們的小讀者點(diǎn)亮一盞科學(xué)之燈……”記者一口氣說完一大段話。

      電話那頭一陣沉默——

      隨后,傳來一個(gè)年輕而溫暖的聲音:“我很愿意幫助你,不過……量子通信中的科學(xué)原理可不是一兩句話就能夠解釋清楚的。我正在前往上海的火車上,你的問題,我盡量用郵件回復(fù)你,可以嗎?”

      “當(dāng)然可以!”

      心跳180!記者以為這位忙碌的科學(xué)家要在沉默中掛斷電話,沒想到他竟然答應(yīng)了。耶!

      ……

      “尊敬的李力老師,我查閱了大量資料,但是,一直不太明白‘墨子號(hào)衛(wèi)星和地面是怎樣實(shí)現(xiàn)量子通信的?難道是用空氣來傳播的嗎?”

      “高編輯,你好!其實(shí)量子通信,是通過空氣中的光子進(jìn)行的。光子是光能量的最小單元,也叫做光量子,是電磁波的一種。量子通信,可以簡(jiǎn)單理解為:從地面將一顆顆叫光子的小顆粒發(fā)送到衛(wèi)星上,衛(wèi)星再把這些小顆粒轉(zhuǎn)發(fā)到另外一個(gè)地點(diǎn),這就實(shí)現(xiàn)了量子通信?!?/p>

      “聽起來很簡(jiǎn)單嘛!”

      “實(shí)際并不簡(jiǎn)單!很多電磁波是可以被竊聽的,譬如收音機(jī),但光量子不會(huì),因?yàn)楣饬孔邮枪饽芰康淖钚卧?,所以不可分割,并且無法測(cè)準(zhǔn)。利用這個(gè)原理,量子通信成為最安全的通信方式。它可以保障政府、國(guó)防、金融安全,也可以改變普通人的生活,比如個(gè)人的隱私、網(wǎng)上交易等。它的原理很深?yuàn)W,但是作用很強(qiáng)大,意義很深遠(yuǎn)?!?/p>

      “據(jù)我所知,‘墨子號(hào)衛(wèi)星還肩負(fù)著量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)重任。隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)勾起我們太多的科學(xué)幻想,是否可以理解為隔空傳送物件呢?只不過物件必須是量子狀態(tài)。如果人能夠轉(zhuǎn)變成量子狀態(tài),是否也能隔空傳送呢?”

      “理論上是可以的,但實(shí)際上很難。這個(gè)謎底需要等待小讀者們長(zhǎng)大了,親自去解開!我只能告訴大家,1997年,奧地利科學(xué)家利用隱形傳態(tài)技術(shù),成功傳送了600米,這其中就有潘院士的參與。而今天,我們將這個(gè)距離大幅提高,夠振奮吧!”

      “能夠描述一下其中的科學(xué)奧秘嗎?”

      “這可是個(gè)難題。因?yàn)椋[形傳態(tài)只是將量子信息傳送過去,并沒有傳送粒子。以人為例,其實(shí),人也是由大量的微觀粒子構(gòu)成的,因此原理上可以用量子隱形傳態(tài)技術(shù),將人的全部信息傳送到另一個(gè)地方,再用同樣多的粒子將這個(gè)人重構(gòu)出來……”

      “我的天啦,那還是同一個(gè)人嗎?”

      “這個(gè)……我也無法回答你!但可以肯定,重構(gòu)出來的人,肯定和原來一模一樣。只不過,這個(gè)人的‘原型在傳送過程中已被‘銷毀,還原成一堆原始粒子?!?/p>

      “好想嘗試哦,哈哈!最后一個(gè)問題,量子通信技術(shù)和我們平時(shí)使用的移動(dòng)通信技術(shù)有什么不同?誰,更有可能改變未來呢?

      “兩種技術(shù)、兩個(gè)方向,它們最大的不同是加密方法。傳統(tǒng)的加密手段依賴于各種加密算法,然而,只要擁有足夠強(qiáng)大的計(jì)算能力,原理上,傳統(tǒng)加密算法都是可以被破解的。量子通信則不同,這是一種全新的加密方式,因?yàn)?,每一次量子通信,都?huì)自動(dòng)生成一個(gè)密碼,這要?dú)w功于‘墨子號(hào)衛(wèi)星。不過,量子通信并不是要完全顛覆現(xiàn)有的通信方式,只是一種提升通信安全性的手段。至于誰更能改變未來,我覺得,一切皆有可能!”

      “說得真好!真想?yún)⒓幽銈兊碾[形傳態(tài)實(shí)驗(yàn),走進(jìn)未來,為我們的小讀者尋找各種神奇的答案!”

      “會(huì)有那么一天,我們將為此不懈努力!”

      ……

      看來世界上最偉大的“劍客”,更善于用科技、而不是語言去改變未來。

      那就讓我們拭目以待吧!

      此刻,“墨子號(hào)”衛(wèi)星正在發(fā)揮作用,北京、合肥、濟(jì)南、烏魯木齊等城市的量子通信網(wǎng)絡(luò)正在建設(shè)之中。未來這些城市將通過量子衛(wèi)星,形成一個(gè)全新的量子通信體系。量子電話、量子視頻,各種精彩,指日可待!

      這種趨勢(shì)正在向全世界蔓延,而最核心技術(shù)在我們中國(guó)。

      我們期待某一天,量子通信會(huì)像電腦中的Windows系統(tǒng)一樣,影響著世界的每一個(gè)角落。

      這,就是中國(guó)力量!

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