量子通信这么厉害,美国为什么不发量子通信卫星?

曲昭伟


如果问索马里、阿富汗为什么不发射量子通信卫星?很多人会觉得好笑,因为索马里、阿富汗科技水平落后,没有能力搞量子通信。美国的科技实力非常强,但并非是任何一个领域都能做到世界第一。美国目前没有发射量子通信卫星和索马里、阿富汗没有发射并没有多少质的差距,可以说都是因为技术水平达不到。

发射量子通信卫星有着比较重要的意义。中国的第一颗量子通信实验卫星墨子号发射后,《自然》在报道的时候用大号字体写下了标题:One giant step for quantum internet(量子互联网的一大步),这个标题大有将发射量子卫星和登月相提并论的味道,从这个标题中可以感受到量子卫星的价值。

在量子通信方面,中国的实力坐在公认的世界第一的位置上,这是值得中国骄傲的事情。美国在量子通信领域落后于中国,但是美国不甘示弱。今年6月份,美国众议院通过了“国家量子计划法案”,为这项10年计划投入将近13亿美元,项目中就包括防黑客的量子通信。未来的美国待技术成熟后也一定会发射量子通信卫星。

发射量子通信卫星并不是把地面上的实验设施送到天上这么简单。仪器除了要接受太空恶劣环境的洗礼外,还要保证在高速运动时能够准确的将发射出的单光子投到地面的接收设备上,这需要非常高的对准精度。国外在这个对准精度上落后于中国,故他们没有真正的量子通信卫星。日本曾发射过所谓的量子通信卫星,但是由于没有足够高的对准精度,卫星一次需要发射大量的光子才能完成实验,没有发射单光子就失去了保密的价值。

由此可见,美国、日本等国家不是不搞量子通信,他们也是在积极的行动,只不过还没达到中国现在的水平。


刁博


所谓量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式,小说三体里的智子就是利用“

量子纠缠理论”发展而来的。

镁客君先来简单介绍一下,什么是“量子纠缠”,只要两个量子在一起发生了关系,即纠缠。那么即使这两个量子分离后,相距很远也会知道彼此的信息。这也是量子通信的基础。

现在一般认为,量子通信不容易被盗取信息。

我国由于国家相关经费支持,做到世界上量子通信长度最长(京沪干线有千公里级),实现了星地传输(自由空间传输),客观地讲是世界领先的。

但是,量子通信的抗干扰能力并不强,有网上权威论文认为,干扰量子通讯的技术及成本非常低,比如,电磁脉冲就可以改变单个光子的极化方向。镁客君发现有人甚至说,在空中传播时,单个光子的量子性态是非常脆弱的,拿着手电筒照一照就可能改变它的极化方向啦。

而美国是一个商人的国度,在量子通信本来就不如中国先进的情况下,如果不算清楚经济账,他们不是不会主动研制量子通信卫星的。

再者美国现在的航天事业,开始了以商业力量主导的新模式,放着相对成熟的现有卫星技术不用,花巨资投入高度不确定的量子通信卫星技术,任何企业也没有这个资本,企业背后的投资方也不会看好。

综上所述,第一,量子通信技术没有彻底完善,第二,商业主导的美国航天企业主观上并不看好,所以美国目前不会研发量子通信卫星。

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镁客网


为什么?因为他们菜啊!

没技术就是没技术,落后就是落后。不能我们落后是我们落后,别人落后就是运筹帷幄,就是成本收益,就是精明算计。这不公平啊!

量子通信技术,已知的通讯技术中保密性最好的。如果能成功商用、军用,带来的价值可以说无法估量,也可以确定是远超投入。毫不夸张的说,我国在这方面吊打全世界。这绝对是值得骄傲的事情。

我们早就可以做到地面的数公里范围上的量子通信,有非常深厚的量子通信理论和工程基础。也正是因此,我们才有基础,有能力,发射量子通信的卫星。这是一步一步来的,不是说我们砸一堆钱下去,卫星就能上天。(当然,不砸钱是肯定不会上天)

其他国家(包括美国),技术不过关,地面长距离通信都搞不定,丢个卫星上天干啥?当吉祥物,喊666吗


还有说,别人实验室研究,等着技术成熟了才推进;我们开局就砸钱,砸歪了就全赔了,所以别人精明。其实要我说,外国人精明,考虑成本,不搞量子通信,这是最好的。到时候,我们就垄断了这个行业。国内可以开放廉价信道,国外可以收割技术税。看谁不顺眼了,关了他的信道,制裁他,岂不美哉?反正总有人要当流氓,为啥不是我?


而且说到底,也没砸多少钱。一年才二三十亿,分到人头上,能多吃一顿红烧肉吗?华为一个私企,一年研发还几百亿呢。


IvanZhu


太多人夜郎自大了。美国的量子理论研究肯定比中国先进几条大街。美国之所以没有投入量子纠缠的应用研究,肯定是目前技术不成熟,或者量子通讯的基础设施不具备。简单说,以美国的量子科技实力和经济实力,研究中国式的量子通讯应该不成问题。

至于潘建伟的量子加密研究现在还不宜评价。没有量子通讯,单单研究量子加密到底有多大意义很难说。因为工具只有在适当的环境里才能发挥真正的作用。比如快递放在工业革命的时代就没有发挥空间,很快会被邮政挤压破产。

如果所谓量子加密只是为了通过量子纠缠来发放密钥,那就真的大材小用没必要了。密码技术是一个很大的系统,单单提高密钥的安全性并不能本质上提高解码难度。事实上,现在提高密码安全,靠的是算法的革新。高明的算法稀释了明文与密文之间的关系,这才是密码安全的根本。

或许到量子通讯实现的时候,量子加密才有发展的土壤,毕竟只有在量子信息时代才能发展出适合量子数据的算法。

潘建伟的加密科学,未必防得住国外的情报机构。当然,它也未必是针对国外情报机构而研发。至于最后针对的是谁,大家不妨自由联想一下。


dancingcash


美国对量子的认识比我们要早和深。有几点是美国不愿发展量子学根源,1、牛顿定律作用于三维,量子学在四五维,量子学的发展对三维世界的表象改变不明显,因为人类始终超越不了时空二个维度的束缚。从利益的角度来说,量子学无疑是公益活动,甚至连公益都不如。2、现行的科学最终指向“分别”,量子学的最终指向是“大同”。方向完全相反,人类的意识形态是通过了几千上万年一点一点积累起来的,在此意识形态下形成了合理的社会形态,每个既得利益者都会本能的保护自己的既得利益,为了人类的解脱放弃自己的权力,利益……那是圣人干的事,美国目前的世界地位,是不会主动发展量子学的。别认为量子学就是通讯,那连入门都不到,只是过渡时空的现象,后面有更深道理,说中国量子学有多利害,不见得。但是,量子学从中国发展这是注定的,无论中国的初衷是什么,人类的希望在东方,这是既定的。中国将是未来世界的霸主,只是这个霸和你理解的霸完全不一样。总结来说,上次是苹果落地,人类向前迈了大一步。这次是卫星上天,人类也将向前迈一步,反正人类就这么一步一步艰难的前行,但永远到不了顶峰,因为每次都被那颗红色的星星中断,以物质为载体的生命就这个命——苦逼。所以最强圣人佛陀说的最深奥义是解脱,不是善恶,更不是对错。如果你把佛法看成善恶法,因果法,都是不理解佛陀的初衷,解脱才是终极之道。


我本不来


实际上,美国多个政府部门如国防部、航天局、国家标准与技术研究所(NIST)等早就对量子信息技术研究大量投入。尤其是NIST得到美国政府高强度和稳定的支持,每年获得大量经费。在过去10余年间,NIST在量子调控和量子信息领域产生了5名诺贝尔物理学奖获得者。 

 依照量子理论研发的量子计算机将具有强大的计算能力,速度快过传统计算机亿万倍。其原因之一是,传统计算机中的每个比特位只有0和1两种状态,而一个量子比特位可以有多个状态。美国航天局、谷歌(微博)公司等机构在2015年宣布,合作开发的D-Wave量子模拟机对某些问题的求解速度已达到传统计算机的1亿倍。虽然这还不被国际学术界认为是真正的量子计算机,但量子计算的巨大潜力已然展露无遗。  

许多高科技公司也在量子技术方面大量投入。如谷歌与美国航天局、加利福尼亚大学圣巴巴拉分校联合成立了量子人工智能实验室,并推出了量子计算机开发计划;2014年,IBM宣布将于随后5年内在以量子计算技术为重点的一些领域投入30亿美元;还有一些相对较小的科技公司也崭露头角,比如Battele公司正在运行美国第一个商业化的量子密码通信网络。  

“量子通信的竞赛自1995年在日内瓦湖底进行量子密钥分发的最初演示时就开始了,”美国波士顿大学的量子物理学家亚历山大·谢尔吉延科告诉新华社记者,他指的是欧洲在全世界最早进行了量子通信实验。潘建伟院士最初也是到奥地利师从量子科学领域权威专家蔡林格教授。蔡林格团队曾在欧洲申请发射卫星,但审批过程不顺利,现在成为中国量子卫星项目的合作方。  

在亚洲,新加坡科学家在2014年曾尝试发射“立方体卫星”。这是一类微型卫星,也能用于一些量子技术实验,尽管与中国的量子卫星相比功能要弱很多。但不幸的是,承担发射任务的ATK公司的火箭在2014年10月那次任务中爆炸。


韩家大嫂


很多人都解释过,我国发射的是量子卫星其实是量子加密卫星,而不是严格意义上的量子内容通信卫星。通俗一点讲,这个通讯卫星,传输的媒体还是传统的电波,只不过传输的内容,是用了几个量子来进行加密。由于量子纠缠的特性,经过量子加密的内容在传输过程中更安全,一般方法不能破解了。这也算是量子应用领域真正有实际应用意义的第一步吧。毕竟大家都想早日做到真正意义上的量子内容通讯。但任何领域的突破,都是从简单到复杂的。而对于其它国家,可能从研究方向和经济角度考虑,没有象我国这样做这么大规模这么大成本的基础应用,但他们对于理论技术的研究力量和成果也是绝对不容小觑的。所以这是一个科学领域的问题,吃瓜群众大可不必过多纠结,哪个更高明,哪个更自豪,不用妄自菲薄也不用沾沾自喜。


西门245318375


来吐槽两句,我发现专家都是特别厉害的人,问是美国为什么不发射量子卫星,你们介绍什么是量子通讯干什么?乱七八糟的名词解释了一堆,没有一个说到点上的。要说美国为什么不发射量子通讯卫星,理由只有一个,就是美国没有掌握相关的技术,不要太高看美国了,如果所谓的专家说美国有技术但是因为量子通信还有些缺点所以美国不想发射的话,完全是胡扯八道。在科技发展上,美国一直是在各个领域抢先的,只是现在面对中国的竞争,有点心有余而力不足。包括量子计算方面,潘教授明确说中国应该会在2020年前实现50量子位计算机的建造工作,而美国在量子计算方面最先进的谷歌和IBM列的时间表也大致如此,但是美国研究量子方面比中国要早的多,美国现在没有发射量子通信卫星,没有像中国一样建设量子通讯干线,理由就是美国技术还达不到中国这种高度,所以现在的美国很焦虑。


真人真实


美国或其他国家为什么不发射量子通信卫星?因为目前的所谓量子通信,其实是量子加密通信。这个量子,其实就是光子。常规卫星通信采用的是无线电波(微波),而量子通信目前加密信号采用的是光通信,信息通信是常规的无线电波。目前的量子通信采用两个通道,量子加密一个通道,数据传输另一个通道(常规通信方式)。

什么是量子密码呢?量子密码原理很简单,一束光(有很多光子)通过同一个光偏镜,那么其偏振角是一样的,就是量子纠缠了。偏振角的正反(180度)或者正交(90度),可以分别作为0,1,甚至00,01,10,11态发射,作为密码。这个比传统的有无作为0,1更难破解(以上是中科大博士论文内容)。缺点是目前只有光子才能实用,因此传统电磁波传输方式失效了,光缆通信是最适合的,只要在两段发射接受装置改为量子发射接收机即可,中继也一样,不过中继量子增强还是有点技术难度的。最大的难度是在空间传输,光不像电磁波,会受到阳光干扰,因此墨子号只能在晴朗的夜空正常工作。还有,要想确保保密,密码要一码一用,密码要足够长(与传统通信一样),这样使得量子通信的效率(速率)很低,只能发送文件,不能视频对话。 也就是说,量子加密并没有利用所谓的量子纠缠技术,而是采用了光子偏振度识别,保密性能并没有传的那么玄乎的所谓不可破解。量子保密通信仅仅采用了军事编码方式,使得密码难以破解,牺牲了传输效率,又需要两条通道分别传输密码和信息。那次与奥地利的视频对话是牺牲了量子保密密码长度,只是利用了墨子号卫星的通讯中继进行常规通信,而不能称为真正意义的量子通信。

有人要问,目前中国量子通信到底是不是世界领先?也可以这么认为,因为目前世界上量子通信技术就只达到这个高度,而我国由于国家经费支持,做到世界上量子通信长度最长(京沪干线有千公里级),实现了星地传输(自由空间传输),实事求是讲是世界领先的。

就目前的技术水平,量子通信其实没有现实意义,传输速度慢,不是全天候工作,也不能做到完全无法破解(不是量子纠缠方式),除非有更先进技术,量子通信注定是个摆设。

对于量子通信,其他国家也在研究,毕竟这个是前沿科技,只是他们都在实验室研究,不像我们大张旗鼓的进行实用化建设,因为目前的技术达不到实用,花那么多钱建设的量子光缆和量子卫星将来对于真正实用的通信技术是否实用谁也不知。


苏申js


量子通讯是否厉害姑且不论,但必须颠覆两个思维习惯。好东西都是美国搞出来的,其它国家只能跟在后面爬行追赶。美国不感兴趣的东西都用处不大,谁要搞是冤枉烧钱,得不偿失。

美国长期引领着世界科技革命,至今在科技众多领域仍遥遥领先,这无可置疑。但在世界科技革命方兴未艾的今天,美国不再万能!例如高铁科技,就从来不是美国的强项;航母电磁弹射飞机、第五代隐身战机等,也不再是美国独家专利;在特变高压输电的技术原创上,美国只有给中国当学生的辈份。

量子科学的应用研究,中国走在了最前沿,中国发射量子通讯实验卫星,并成功完成了预先设置的科研项目,在量子通讯密钥分发、光子远距离纠缠等,取得的成果是世界领先的。美国没发射量子通讯卫星,不是没兴趣,而是能力还不具备(对美国科技说“不”,不适应吧?没关系,请以后逐渐适应)。在量子通讯科技研究领域,美国在中国面前,不是“守”,而是“追”。


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