電話機器人破解(電話機器人破解版下載)

還記得這樣的場景嗎？電影中，主人公走入一扇“任意門”，瞬間就穿越來到另一個空間……在量子世界里，這或許不是幻想。

8月16日凌晨，電話機器人破解我國成功發(fā)射電話機器人破解了以“墨子號”命名的全球首顆量子科學實驗衛(wèi)星。這顆衛(wèi)星體積不大，卻為世界科技界矚目。小小量子，潛力無限，標志著我國正引領全球的量子通信研究。它承載著率先探索星地量子通信可能性的使命，并將首次在空間尺度驗證量子理論的真實性。

那么什么是量子和量子通信？為何要發(fā)射量子衛(wèi)星？將開展哪些實驗？量子科學和技術究竟將帶來一個怎樣的未來？讓我們揭秘全球首顆量子衛(wèi)星，帶你一起走進神奇的量子世界。

“量子科學實驗衛(wèi)星”工作示意圖。

一、科普時間電話機器人破解：神奇的量子世界

問電話機器人破解：量子究竟是什么？

答：量子是構成物質的基本單元，是能量的最基本攜帶者，不可再分割。比如，光子是光能量的最小單元，不存在“半個光子”，同理，也不存在“半個氫原子”“半個水分子”等等。量子世界中有兩個基本原理：

——量子疊加，就是指一個量子系統(tǒng)可以處在不同量子態(tài)的疊加態(tài)上。著名的“薛定諤的貓”理論曾經形象地表述為“一只貓可以同時既是活的又是死的”。

——量子糾纏，類似孫悟空和他的分身，二者無論距離多遠都“心有靈犀”。當兩個微觀粒子處于糾纏態(tài)，不論分離多遠，對其中一個粒子的量子態(tài)做任何改變，另一個會立刻感受到，并做相應改變。

問：世界上真有“絕對安全”的通信嗎？

答：這得先說說通信中信息是如何被竊取的。傳統(tǒng)光通信是通過光的強弱變化傳輸信息。從中分出一丁點光并不影響其他光繼續(xù)傳輸信息，測量這一丁點光原理上就能竊取信息。

量子通信則完全不同！竊聽者如果想攔截量子信號，并對其進行測量，將不可避免地破壞攜帶密鑰信息的量子態(tài)。根據(jù)量子“測不準定理”，這種破壞必然會被信息發(fā)送者和接收者所發(fā)現(xiàn)。

是否可以不破壞傳輸?shù)牧孔討B(tài)，只截取并復制，再繼續(xù)發(fā)送？這已被“量子不可克隆定理”完全排除，于是也就保證了量子通信的絕對安全。

問：“量子態(tài)隱形傳輸”意味著能實現(xiàn)《星際迷航》里的瞬間移動嗎？

答：“量子態(tài)隱形傳輸”是基于量子疊加和量子糾纏的特性，就是甲地某一粒子的未知量子態(tài)，可以在乙地的另一粒子上還原出來。其實傳輸?shù)氖橇Ｗ拥牧孔討B(tài)，而不是粒子本身。這種狀態(tài)傳送的速度上限仍然是光速，也不是“瞬間移動”。

現(xiàn)在，在光子、原子等層面已經實現(xiàn)了量子態(tài)隱形傳輸。電影里“大變活人”在原理上是允許的，但目前還遠遠做不到。因為科幻電影里人的傳送，不僅需要把人的實體部分的大量原子、分子傳送，并且嚴格按照原來的相對位置重新排列起來，更何況重現(xiàn)意識和記憶就更復雜了。

不過，隨著科學的發(fā)展和技術的進步，也許未來我們還是可以實現(xiàn)人的量子隱形傳態(tài)，到那時星際旅行就不是夢啦。

問：將來機器會不會像《變形金剛》里一樣被裝上量子大腦，從而取代人類？

答：所謂量子大腦，其實就是當今正在研制中的量子計算機。未來的量子計算機可能會對人工智能起到極大的幫助，在數(shù)據(jù)搜索、分析和處理方面提供遠遠超過目前經典計算機的運算能力。

機器人都是預先設置好程序的，而人是有意識和自由意志的。研究發(fā)現(xiàn)，人腦中的思維機制與量子疊加、量子糾纏或許存在相似之處。所以也有學者認為，未來可望創(chuàng)造出與人腦一樣運行的人工智能機器人。真到這種程度，機器與生物之間的界限已經非常模糊。這目前還只是一種暢想，未來究竟怎樣還得拭目以待。

問：量子技術什么時候才能“飛入尋常百姓家”？

答：量子通信目前已經實現(xiàn)在金融、政務系統(tǒng)等中的使用。要讓每個人都用上，樂觀的話需要１０到１５年。這需要對網絡基礎設施進行改造，還涉及到標準制定。到時候，個人的網上銀行、手機支付、信用卡等就再也不怕被盜號，“棱鏡門”那樣的泄密事件也不會發(fā)生了。

而量子計算目前仍然處于基礎研究的階段，前進道路上還面臨著巨大的挑戰(zhàn)，不知道在二、三十年的時間內能否實現(xiàn)初步應用。一旦取得進展，其意義將是極其重大的。

問：量子科學和技術究竟將帶來一個怎樣的未來？

答：量子科學和技術其實已經在方方面面影響著我們的日常生活。我們目前正在廣為使用的計算機、手機、互聯(lián)網、時間標準和導航，包括醫(yī)院里的磁共振成像等等，無一不得益于量子科學和技術。

用發(fā)展的眼光看，隨著微納加工、超冷原子量子調控等技術的不斷進步，人類將能夠制備出越來越復雜、功能越來越強大的各種人造量子系統(tǒng)，例如包括量子計算機芯片在內的各種量子電路，其功能和信息處理能力將遠遠超過我們目前正在使用的經典芯片，并且更加節(jié)能；再如可望制備出達到量子極限的能量收集和轉換器件，將引發(fā)能源變革；也有望大幅提升對時間、位置、重力等物理量超高精度的測量，不僅實現(xiàn)超高精度的潛艇定位、醫(yī)學檢測等，也將加深對物理學基本原理的認識。

二、為何要發(fā)射量子衛(wèi)星

量子保密通信技術已經從實驗室演示走向產業(yè)化。在城市里，通過光纖建構的城域量子網絡通信已經開始嘗試實際應用，我國在城域光纖量子通信方面已取得了國際領先的地位。

那為什么還要把量子實驗室從地面搬到太空呢？

“由于光纖的固有損耗，在光纖中實現(xiàn)遠距離量子通信面臨著巨大挑戰(zhàn)。”潘建偉說。

原來，用量子通信方式傳遞信息，傳送的是光的最小能量單元。但這種最小的顆粒，不能再被分割，也不能復制。即使采用目前最先進的理想單光子探測器，在1000公里光纖中進行點對點量子通信，每300年也只能傳輸一個比特?！熬秃帽纫恢碛?00萬人的隊伍，到最后可能只剩下幾個人，花了很長時間才能抵達目的地?！边@種受制于光纖，不能放大量子通信信號的問題，導致了在遠距離上信息傳遞效率很低，令科學家們一籌莫展。雖然通過量子中繼手段，即分成若干段傳輸來降低每一段的損耗，用“量子接力”的方式解決這一難題，但走向實際應用還需時日。

后來，科學家意識到，真空里不會有光的損耗，想要實現(xiàn)覆蓋全球的廣域量子保密通信，還需要借助衛(wèi)星的中轉。

2005年，潘建偉團隊實現(xiàn)了13公里自由空間量子糾纏和密鑰分發(fā)實驗，證明光子穿透大氣層后，其量子態(tài)能夠有效保持，從而驗證了星地量子通信的可行性。近幾年開展的一系列后續(xù)實驗都為發(fā)射量子衛(wèi)星奠定了技術基礎。

“這樣一來，通過發(fā)射衛(wèi)星，去除干擾因素，就可以實現(xiàn)幾千公里的量子通信?！迸私▊フf，有了量子衛(wèi)星，還可以在宏觀距離上檢驗所謂的量子力學的非局域性，也就是“幽靈般的超距作用”?！翱纯丛趯嶒炇依锊粩啾恢貜蜋z驗的理論，放在太空是否還能實現(xiàn)?！?/p>

三、將開展哪些實驗

目前，國際上還沒有一個國家將量子科學實驗送入空間，量子衛(wèi)星的研制沒有任何經驗可循，過程充滿了困難和挑戰(zhàn)。

科學家在量子衛(wèi)星上搭載了自主研發(fā)的“四種武器”：量子密鑰通信機、量子糾纏發(fā)射機、量子糾纏源和量子試驗控制與處理機。

同時，在地面建設了科學應用系統(tǒng)，包括１個中心——合肥量子科學實驗中心；４個站——南山、德令哈、興隆、麗江量子通信地面站；１個平臺——阿里量子隱形傳態(tài)實驗平臺。

衛(wèi)星與地面站共同構成天地一體化量子科學實驗系統(tǒng)，在兩年的設計壽命期間將進行四大實驗任務——星地高速量子密鑰分發(fā)實驗、廣域量子通信網絡實驗、星地量子糾纏分發(fā)實驗、地星量子隱形傳態(tài)實驗。

潘建偉介紹，實驗大致分為三類：第一類是進行衛(wèi)星和地面之間的量子密鑰分發(fā)，實現(xiàn)天地之間的安全通信，如果４個地面站任何兩兩之間都可以實現(xiàn)安全的通訊，即可實現(xiàn)組網；第二類相當于把量子實驗室搬到太空，在空間尺度檢驗量子理論；第三類是實現(xiàn)衛(wèi)星和地面千公里量級的量子態(tài)隱形傳輸。

天地量子科學實驗非常復雜，對天地實驗設備的要求也異乎尋常的高。潘建偉坦言，衛(wèi)星研制過程中，最困難的環(huán)節(jié)就是有效載荷，“攻克了許多技術難題才拿下”。

比如量子糾纏源，它只有機頂盒的大小，作用卻非常關鍵，它能夠產生糾纏光，這是量子衛(wèi)星在空中做各種實驗的源頭。平時實驗室里糾纏源的體積非常巨大，研究人員不僅把它做到了小型化，還通過一系列的創(chuàng)新讓它實現(xiàn)了滿足空間環(huán)境要求，在國際上是首次實現(xiàn)。

量子衛(wèi)星對精準控制的要求也前所未有的高。量子衛(wèi)星系統(tǒng)總師朱振才介紹，量子衛(wèi)星飛行中，攜帶的兩個激光器要分別瞄準兩個相距上千公里的地面站，向左向右同時傳輸量子密鑰，且衛(wèi)星上的光軸和地面望遠鏡的光軸要始終精確對準，就好比衛(wèi)星上的“針尖”對地面上的“麥芒”。

科研團隊進行了各種實驗，考驗超遠距離“移動瞄靶”能力，最終突破了星地光路對準等關鍵技術，通過平臺和載荷兩級控制的方式，對準精度可以達到普通衛(wèi)星的１０倍。

“激光器一站對一站有人做過，但一顆衛(wèi)星對準兩個地面站國際上還從來沒有過。如果成功的話，在國際上也是首次實現(xiàn)這么高精度的跟蹤和地面站配合。”中科院國家空間科學中心主任吳季說。

四、量子衛(wèi)星的前世今生

此刻，量子衛(wèi)星已在太空軌道上翱翔。而它最初的構想，始于十幾年前。

２００１年，３１歲的潘建偉從歐洲回國，在中科大組建了量子信息實驗室。２００３年，當大多數(shù)人仍致力于在實驗室內部的原理性演示時，潘建偉和同事們已經萌生了“天地一體化”量子通信網的初步構想，“量子科學實驗衛(wèi)星”正是這個構想中的關鍵節(jié)點。

“工欲善其事，必先利其器”。圍繞這一遠景目標，潘建偉團隊開始了十余年的技術積累。他帶領團隊在自由空間量子密鑰分發(fā)、量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實驗等方面不斷取得國際領先的突破性成果。

２００５年，潘建偉團隊在世界上第一次實現(xiàn)１３公里自由空間量子通信實驗，證實光子穿透大氣層后，其量子態(tài)能夠有效保持，從而驗證了星地量子通信的可行性。

隨后，他們又不斷創(chuàng)造“傳奇”：１６公里自由空間量子隱形傳態(tài)、百公里級自由空間量子通信、星地量子通信的全方位地面驗證實驗……為星地量子通信打下了堅實基礎。

經過十多年的發(fā)展，中國在量子通信領域已成為名副其實的世界勁旅。而這十多年間，從構想、攻關、立項到突破，人類歷史上第一顆量子通信衛(wèi)星終成現(xiàn)實。

潘建偉說，“墨子號”發(fā)射以后，如果效果達到預期，下一步還計劃發(fā)射“墨子二號”“墨子三號”?！皢晤w低軌衛(wèi)星無法覆蓋全球，同時由于強烈的太陽光背景，目前的星地量子通信只能在夜間進行。要實現(xiàn)高效的全球化量子通信，還需要形成一個衛(wèi)星網絡。”

未來，一個由幾十顆量子衛(wèi)星組成的“璀璨星群”，將與地面量子通信干線“攜手”，支撐起“天地一體”的量子通信網。

到２０３０年左右，中國力爭率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡。在此基礎上，構建信息充分安全的“量子互聯(lián)網”，形成完整的量子通信產業(yè)鏈和下一代國家主權信息安全生態(tài)系統(tǒng)。

“安全的通信是屬于我們的，但是科學研究是面向全世界開放的。”潘建偉透露，第一個開放的項目是與奧地利科學院合作，實現(xiàn)北京和維也納之間的洲際量子保密通訊，之后將和更多國家合作開展量子信息技術方面的研究。

繼量子衛(wèi)星之后，潘建偉團隊還計劃開展空間站“量子調控與光傳輸研究”項目，研究星間量子通信技術等，同時進行量子密鑰組網應用等研究，為下一步衛(wèi)星組網奠定技術基礎。

“隨著中國科技的迅猛發(fā)展，我相信量子通信將在１０年左右時間輻射千家萬戶。期盼在我有生之年，能親眼目睹以量子計算為終端、以量子通信為安全保障的量子互聯(lián)網的誕生?！迸私▊フf，“我相信中國科學家們做得到?！?/p>

五、未來有什么應用

據(jù)專家介紹，量子衛(wèi)星發(fā)射后，天地一體化量子科學實驗系統(tǒng)將投入正式運行，而“京滬干線”大尺度光纖量子通信骨干網工程預計今年下半年交付。

“大規(guī)模推廣量子通信應用后，將極大提高人們信息傳輸?shù)乃矫苄院桶踩??！迸私▊フf，建好“量子互聯(lián)網”后，人們不用再擔心任何信息泄露，從而避免惡意攻擊和欺詐行為。

量子保密通信，能夠從三個方面保障信息安全。第一，發(fā)送者和接收者之間的信息交互是安全的，不會被竊聽或盜取。第二，“主仆”身份能夠自動確認，只有主人才能夠使喚“仆人”，而其他人無法指揮“仆人”。第三，一旦發(fā)送者和接收者之間的傳遞口令被惡意篡改，使用者會立刻知曉，從而重新發(fā)送和接收指令。

“信息安全根本上需要解決的，就是傳輸內容不被別人知道、保證接收者是和發(fā)送者對話，以及信息不被篡改。”潘建偉說，僅僅發(fā)射一顆衛(wèi)星是不夠的，只有形成星座才能建構起網絡，而且需要地面配置相應基礎設施，確保網絡聯(lián)接到千家萬戶。

“比如，將來可以在手機中植入量子加密芯片，用來接收并存儲密鑰?！迸私▊ッ枋隽艘环磥韴鼍埃藗冎恍枰刻煸诩依?，將手機和量子密鑰分發(fā)機連接，就能夠實現(xiàn)保密通信?！白叩竭@一步，還需要對網絡基礎設施進行改造，制定通信標準等，10年至15年，有望實現(xiàn)?！?/p>

得益于這種絕對安全性，量子通信不僅應用于百姓日常通信，也可用于水、電、煤氣等能源供給和民生網絡基礎設施的通信保障，還可應用于國防、金融、商業(yè)等領域，勢必對產業(yè)界和科技界產生巨大變革。

六、將怎樣改變生活、影響世界？

在量子衛(wèi)星首席科學家潘建偉院士看來，如果說地面量子通信構建了一張連接每個城市、每個信息傳輸點的“網”，那么量子科學實驗衛(wèi)星就像一桿將這張網射向太空的“標槍”。當這張縱橫寰宇的量子通信“天地網”織就，海量信息將在其中來去如影，并且“無條件”安全。

潘建偉院士演示實用化量子通信產品進行遠距離保密通話。新華社發(fā)

量子通信：信息安全的“終極武器”

古往今來，人們對于信息加密的探索從未停止。古時候，人們在信封上滴蠟蓋上火印，但仍防不住有人拆開、讀完再復原?，F(xiàn)代，人們用電磁波傳遞秘密，但“音量”再低，也防不住精細的竊聽?，F(xiàn)今，科學家設法將“音量”調低到如此程度：只依靠一顆顆光子，任何竊密者去測量都會破壞它，從而被發(fā)現(xiàn)。信息微弱到了極限——量子級別，再小心的讀取都會徹底改變它，而不可能只改變一點點。這就是量子通訊的保密原理。

“量子通信是迄今唯一被嚴格證明為無條件安全的通信方式。量子不可分割、不可克隆，所以能保證加密內容不被破譯，可以從根本上保障信息安全、保護全人類的隱私?！绷孔有l(wèi)星首席科學家潘建偉表示，理論上絕對安全的通信一旦實現(xiàn)，政府、軍隊和銀行，乃至全社會都將獲益。

改變生活：或15年后走進中國百姓家

在潘建偉看來，量子通信的應用前景，就像電話的普及過程一樣，將逐步進行，蔚為可觀?！耙婚_始，量子通信可能會應用于國防、金融、政務、科學研究等，之后會在大眾中廣泛應用?！?/p>

基于個人判斷，他給出了一個量子通信技術普及的“時間表”：5年左右很多機要部門開始用，10年左右金融業(yè)、銀行等大機構開始使用，15年的時間或許走進千家萬戶?！皩脮r，每個人的家里、手機上或許都會有一個量子加密芯片，銀行轉款、電子賬戶等的涉密操作，都不用擔心被盜用或者攻擊?！?/p>

他并表示，這需要一個過程，依賴于量子通信網絡的建設，應用成本也會逐漸下降。

影響世界：多國望與中國共建“量子星座”

雖然量子科學實驗衛(wèi)星成功發(fā)射，但從長遠來看，“要實現(xiàn)全球化量子通信還需要長期的努力，特別是需要多顆衛(wèi)星的組網”，量子科學實驗衛(wèi)星科學應用系統(tǒng)總師兼衛(wèi)星系統(tǒng)副總師彭承志表示，“這條征途沒有盡頭”。

也因此，中國以開放的姿態(tài)歡迎全球合作?！拔覀兎浅８吲d地同意了奧地利方的請求，共同就北京到維也納之間的洲際量子通信進行實驗合作，中方并決定向全球開放載荷的相關數(shù)據(jù)”，潘建偉介紹稱。

他表示，德國和意大利也非常希望繼奧地利后加入中國團隊的實驗，在探索全球量子通信組網建設、“量子星座”建設中與中方展開合作?！皡f(xié)議目前已經走完了相關的流程，近期就將進行簽署?！?/p>

“畢竟，科學也是面向全世界的，中國的量子衛(wèi)星走在世界前列之后，可以引領整個學術界在這個方向開展研究，為人類貢獻中國智慧”，潘建偉說。

七、一圖讀懂量子科技與我們有什么關系？

八、延伸閱讀

2030年我國將建成全球化量子通信網絡

量子通信衛(wèi)星運行的軌道較低，覆蓋面積小。如果要在全世界范圍內保障通信安全，大約需要 20 顆量子通信衛(wèi)星。

據(jù)悉，按照規(guī)劃，我國在2016年發(fā)射首顆量子通信衛(wèi)星，建設以4個量子通信地面站和1個空間量子隱形傳態(tài)實驗站為核心的空間量子科學實驗系統(tǒng)后，還將發(fā)射更多的量子通信衛(wèi)星。到2020年，我國量子通信市場規(guī)模將達210億元。隨著量子通信在各領域的不斷滲透，預計國內量子加密潛在市場規(guī)模有望達到500億至1000億元。到2020年還要實現(xiàn)亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發(fā)，屆時聯(lián)接亞洲與歐洲的洲際量子通信網也將建成。到2030年左右，我國將建成全球化的廣域量子通信網絡。

本文綜合自科技日報 人民日報 中國新聞網 新華網 北京日報等