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量子究竟是什么?两大“绝技”惊呆

今日凌晨1时40分,由我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”搭长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。

  央视新闻报道,今日凌晨1时40分,由我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星"墨子号"搭长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。
  同时,本次任务还搭载发射了中科院研制的稀薄大气科学实验卫星和西班牙科学实验小卫星。量子卫星发射入轨后将进行3个月左右的在轨测试,然后转入在轨运行阶段。
  资料显示,这颗量子卫星为立方体结构,高度1.7米,重量640公斤,展开内部结构,分为上下两层,下层是卫星普通的常规装置,上层则是量子试验的核心装置,通过它们制备出来的单光子发射到地面,与地面实现相关量子试验。
  量子卫星首席科学家潘建伟院士说,墨子最早提出光线沿直线传播,设计了小孔成像实验,奠定了光通信、量子通信的基础。


  另外,量子通信的安全性基于量子物理基本原理,单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解,从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全,可从根本上、永久性解决信息安全问题。
  作为我国发射的首颗量子科学实验卫星,同时是世界上首颗量子卫星,其科技含量及精密程度都达到该研究领域前所未有的高度。因此,卫星载荷的安全性极其重要。在卫星发射当天,系统工作人员还将对其进行最后的检测和状态设置的确认。
  通过3D模型可知,这颗量子卫星是一个立方体,高1.7米左右、重640公斤,内部构造分成上下两层:下层是卫星的常规装置,上层是和实验相关的量子卫星的核心装置。这些装置主要是参与量子卫星实验中的一些核心部件,将同地面实现与量子相关的一系列实验。


  我们呼吸一次 上万亿量子在移动
  神奇的量子,既有绝技又有怪癖
  那么,量子究竟是什么?被称为世纪"幽灵"的量子又有哪些匪夷所思的特性呢?
  我们知道构成物质的最小单元是基本粒子,而量子就是质量、体积、能量等各种物理量的最小单元,而且它也要以某种粒子状态存在。我们看到的光,其实是以光子为单位一份一份地变化的。我们大可以打开脑洞,想象一下,我们举手投足间,就是一个呼吸,就有上万亿的量子在移动。
  最早,量子是被一个叫普朗克的德国物理学家在1900年提出来的,后来陆陆续续经过许多科学家的努力,其中也包括大名鼎鼎的爱因斯坦,量子科学体系不断完善。
  量子 两个绝技不得了
  说到量子,它有两个堪称神奇的绝技,就是"分身术"和"远程心灵感应"。别小看这两门功夫,要知道最强悍的量子计算机和最安全的量子通信,关键靠的就是它们。量子的"分身术"也叫量子叠加,就是一个量子可以同时存在好几种状态。
  那么"分身术"干嘛用呢?首先一个应用就是帮我们的计算机实现并行计算。这能力有多强?举个例子,如果我们分解一个300位的大数,用现在的计算机,需要15万年,用量子的"分身术"帮我们并行运算,只要一秒钟就可以算出来。
  量子的另一个绝技"远程心灵感应",学名叫量子纠缠。就是如果两个相似的量子距离足够近,就会发生纠缠,然后你把它们分开无论多远,这两颗量子的状态就好像一对有心灵感应的双胞胎一样,一个开心,另一个也会笑,一个哭了,另一个一定也难过,这个可  能是科学中最奇特的现象之一。
  量子 两个怪癖很古怪
  神奇的量子还有两个怪癖:不可分割、不可克隆。别嫌它古怪,要想做量子保密通信还真得靠这两个才行。利用量子的两个怪癖,可以制作出最安全的保密钥匙,可以让我们目前的信息传输变得更安全。
  所以说,量子神奇,但是人类的潜力更神奇。如果能够驾驭这么行踪神秘和脾气古怪的量子,绝对安全的保密通信、堪称神速的新一代电脑,也将成为现实。

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