云柏航

日新月異的大家族

“2017年，你好！”

“歡迎來(lái)到新的一年！”

在浩瀚的宇宙空間中，是誰(shuí)在發(fā)出這些“新年祝?！保吭瓉?lái)是一顆顆人造衛(wèi)星！它們來(lái)自不同的國(guó)家，各自擔(dān)負(fù)著不同的任務(wù)。有的是通信衛(wèi)星，負(fù)責(zé)為我們傳遞手機(jī)信號(hào)；有的則是氣象衛(wèi)星，24小時(shí)不間斷地為人類監(jiān)測(cè)著大氣層的變化……“一年又一年，我們的人數(shù)越來(lái)越多啦！”一顆負(fù)責(zé)為船只導(dǎo)航的“子午儀”衛(wèi)星高興地說(shuō)。

“是啊?！彪x它不遠(yuǎn)處的一顆老通信衛(wèi)星感慨地說(shuō)，“想當(dāng)年，我坐著火箭飛到太空里時(shí)，這里空蕩蕩、黑乎乎的，就好像一片杳無(wú)人跡的荒原?，F(xiàn)在，這里有了越來(lái)越多的伙伴。說(shuō)明人類的科技發(fā)展得多快??！”

“而且，它們中有的還帶著特殊的任務(wù)呢！”一顆負(fù)責(zé)傳送電視信號(hào)的衛(wèi)星用一根天線指了指遠(yuǎn)處的兩顆軍用偵察衛(wèi)星。它們都默不作聲，忠實(shí)地記錄著自己截取到的每一段無(wú)線電波，將它們作為情報(bào)，輸送給地面的控制人員。

“別看它們搞得那么神秘，其實(shí)都是老皇歷啦！”“子午儀”不以為然地說(shuō)，“去年新來(lái)的那顆‘墨子號(hào)才是人類最尖端科技的代表！”

“對(duì)對(duì)對(duì)?！彪娨曅l(wèi)星興奮起來(lái)，“它是一顆‘量子衛(wèi)星，這可是咱們衛(wèi)星家族中的全新成員！”

量子“新”星

“你們好！”說(shuō)曹操，曹操到?！澳犹?hào)”帶著兩片閃亮、寬大的光翼，緩緩地沿著弧形軌道飛過(guò)來(lái)了?！白Ｄ銈冃履昕鞓?lè)！”

“也祝你新年快樂(lè)！”三顆衛(wèi)星向它發(fā)出了新年祝福。之后，“子午儀”搶先問(wèn)道：“聽(tīng)說(shuō)，你是一顆‘量子通信衛(wèi)星？”

“是的?！薄澳犹?hào)”回答?！拔业娜蝿?wù)是與地面已有的光纖量子網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)量子通信。”

“量子通信？”老通信衛(wèi)星吃了一驚，“那不是愛(ài)因斯坦設(shè)想中的未來(lái)科技嗎？沒(méi)想到已經(jīng)要變成現(xiàn)實(shí)了？”

“還差一點(diǎn)點(diǎn)?！薄澳犹?hào)”謙虛地說(shuō)，“我這次來(lái)到太空中，主要是作為一次科學(xué)實(shí)驗(yàn)。是否能成功地實(shí)現(xiàn)與地面的通信，目前還是個(gè)未知數(shù)?！?/p>

“量子通信是怎么回事呢？”電視衛(wèi)星好奇地問(wèn)。

“這是因?yàn)?，在量子世界中存在一種‘心電感應(yīng)的現(xiàn)象。在人類看不到的微觀世界里，兩個(gè)粒子就好比雙胞胎一樣，當(dāng)哥哥感到高興時(shí)，弟弟也會(huì)跟著高興；而哥哥感到痛苦的時(shí)候，弟弟同時(shí)也會(huì)痛苦。不管它們相距多遠(yuǎn)，只要其中的一個(gè)發(fā)生變化，另一個(gè)就也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。但為什么會(huì)這樣？科學(xué)家們直到今天還沒(méi)搞清楚。

“然而，利用這個(gè)現(xiàn)象，人們卻可以傳輸信息。就像科幻故事中描繪的超時(shí)空穿越一樣。在一個(gè)地方神秘消失的東西，又會(huì)在另一個(gè)地方神秘出現(xiàn)。這就是量子通信的原理。”

“也就是說(shuō)，只要把信息儲(chǔ)存在量子形態(tài)里，就可以進(jìn)行這種通信傳輸?！崩贤ㄐ判l(wèi)星點(diǎn)了點(diǎn)頭，“真是不可思議的高科技！”

跨越時(shí)空的通信

見(jiàn)電視衛(wèi)星和“子午儀”都聽(tīng)得津津有味?！澳犹?hào)”繼續(xù)向它們解釋：“這種量子形態(tài)的信息，第一個(gè)特點(diǎn)就是它的信息量很大，就連最先進(jìn)的5G、6G網(wǎng)絡(luò)也比不上它！而且，量子通信完全環(huán)保，不會(huì)產(chǎn)生任何電磁輻射污染?！?/p>

“不但如此，用這種技術(shù)還能夠穿越時(shí)空！”老通信衛(wèi)星補(bǔ)充道，“兩個(gè)光量子無(wú)論相隔多遠(yuǎn)，它們的‘心靈感應(yīng)都是無(wú)法被切斷的。所以，即使一個(gè)光量子被發(fā)送到了幾光年乃至幾十光年之外的外星系，人們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^(guò)另外一個(gè)來(lái)了解它的狀態(tài)。這樣，就可以實(shí)現(xiàn)與遙遠(yuǎn)恒星系統(tǒng)的通信了！”

“到了那天，我可要把地球上的電視節(jié)目傳給外星人看看！”電視衛(wèi)星笑著晃了晃自己的天線，“保證讓它們也開(kāi)始追地球上的電視劇、動(dòng)畫(huà)片！”

“不過(guò)，目前那一天距離我們還很遙遠(yuǎn)?！薄澳犹?hào)”擺動(dòng)著自己的光翼，“我的第一步，需要先解決地球上的信息傳輸問(wèn)題?？茖W(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果量子信號(hào)通過(guò)光纖來(lái)傳輸，最多傳出一兩百公里遠(yuǎn)就會(huì)失去信號(hào)，而通過(guò)宇宙空間可以傳遞幾千公里。另外，受到地面條件的限制，很多地方無(wú)法鋪設(shè)量子通信的專用光纖。因此，若想實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡(luò)，使用衛(wèi)星傳輸是最佳的方案。”

“這么說(shuō)，你肩負(fù)的任務(wù)真是至關(guān)重要！”“子午儀”發(fā)出了感嘆。

“是啊。因?yàn)楝F(xiàn)在，人類制造的量子通信衛(wèi)星運(yùn)行軌道較低，覆蓋面積小。如果要在全世界范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)通信暢通，大約需要 20 顆衛(wèi)星?？梢哉f(shuō)，我是作為‘先遣隊(duì)，來(lái)這里探路的。”“墨子號(hào)”自豪地說(shuō)。

中國(guó)尖端科技的驕傲

“你的名字叫‘墨子，這么說(shuō)，你是來(lái)自中國(guó)的啦？”電視衛(wèi)星問(wèn)道。

“是的?！薄澳犹?hào)”點(diǎn)了點(diǎn)頭，“我是中國(guó)人自主研發(fā)的量子通信衛(wèi)星，并用長(zhǎng)征-2D運(yùn)載火箭將我送入太空。目前，中國(guó)科學(xué)家已在相距300公里的地面成功進(jìn)行了量子傳輸實(shí)驗(yàn)，我的任務(wù)是把這個(gè)實(shí)驗(yàn)帶到外層空間。如果順利的話，我將與地面控制人員精密合作，建立起一個(gè)連接衛(wèi)星與地面的遠(yuǎn)距離量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)?！?/p>

“沒(méi)想到，中國(guó)的科技水平已經(jīng)這么發(fā)達(dá)了！”“子午儀”心悅誠(chéng)服地表示。

“確實(shí)。要知道，在太空里進(jìn)行量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)非常復(fù)雜，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求也超乎尋常的高。例如，在我飛行的過(guò)程中，我攜帶的兩個(gè)激光器要分別瞄準(zhǔn)兩個(gè)地面站，同時(shí)傳輸量子信息。甚至在穿越大氣層后，也要保證光子的精確對(duì)接。這種跟蹤技術(shù)，國(guó)際上還沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家成功地實(shí)現(xiàn)過(guò)！”“墨子號(hào)”充滿自信地說(shuō)?！拔磥?lái)，我們還要發(fā)射更多的量子通信衛(wèi)星。到2020年，我們將建成連接亞洲與歐洲的洲際量子通信網(wǎng)絡(luò)，爭(zhēng)取早日把愛(ài)因斯坦的設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)！”

無(wú)法破解的密碼

“不過(guò)，現(xiàn)在國(guó)際形勢(shì)這么復(fù)雜，保證信息的安全可是第一重要的！”老通信衛(wèi)星向后瞄了一眼那兩顆偵察衛(wèi)星，“如果你的信號(hào)被攔截或竊聽(tīng)，那就……”

“不用擔(dān)心，以量子形態(tài)保存的信息是非常安全的。”“墨子號(hào)”笑著回答，“傳統(tǒng)的信息加密，靠的是設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜的算法。但是只要竊取者的計(jì)算能力足夠強(qiáng)大，再?gòu)?fù)雜的保密算法都能夠被破解，所以不能做到絕對(duì)安全。但量子通信的原理完全不同。作為光的最小粒子，每個(gè)光量子在傳輸信息的時(shí)候，不但無(wú)法被分割，而且還不可能被完全復(fù)制。所以，這些信息是不可竊聽(tīng)，更無(wú)法被破解的?！?/p>

“喲，這么厲害！”電視衛(wèi)星和“子午儀”聽(tīng)得目瞪口呆。“這下，那些間諜、黑客不是要失業(yè)了嗎？”

“另外，在信息的傳輸過(guò)程中，我們還設(shè)計(jì)了一種量子密鑰。它是用具有量子態(tài)的物質(zhì)做成的密碼。在傳遞信息的過(guò)程中，量子密鑰一旦被截獲，它的狀態(tài)會(huì)立刻發(fā)生改變，使截獲的人只能得到無(wú)效信息。而信息的發(fā)出者也能立刻察覺(jué)，立即對(duì)密碼進(jìn)行更換?！薄澳犹?hào)”胸有成竹地點(diǎn)點(diǎn)頭，“也許，將來(lái)當(dāng)量子通信建成的那天，黑客真的會(huì)失業(yè)呢！”

“太了不起了！”衛(wèi)星們都?xì)g呼起來(lái)。在新的一年里，讓我們先預(yù)祝“墨子號(hào)”能勝利完成自己肩負(fù)的使命，用來(lái)自中國(guó)的科技和智慧開(kāi)創(chuàng)出一條通往未來(lái)量子通信網(wǎng)絡(luò)的道路！