量子通信這麼厲害,美國爲什麼不發量子通信衛星?

曲昭偉


如果問索馬里、阿富汗為什麼不發射量子通信衛星?很多人會覺得好笑,因為索馬里、阿富汗科技水平落後,沒有能力搞量子通信。美國的科技實力非常強,但並非是任何一個領域都能做到世界第一。美國目前沒有發射量子通信衛星和索馬里、阿富汗沒有發射並沒有多少質的差距,可以說都是因為技術水平達不到。

發射量子通信衛星有著比較重要的意義。中國的第一顆量子通信實驗衛星墨子號發射後,《自然》在報道的時候用大號字體寫下了標題:One giant step for quantum internet(量子互聯網的一大步),這個標題大有將發射量子衛星和登月相提並論的味道,從這個標題中可以感受到量子衛星的價值。

在量子通信方面,中國的實力坐在公認的世界第一的位置上,這是值得中國驕傲的事情。美國在量子通信領域落後於中國,但是美國不甘示弱。今年6月份,美國眾議院通過了“國家量子計劃法案”,為這項10年計劃投入將近13億美元,項目中就包括防黑客的量子通信。未來的美國待技術成熟後也一定會發射量子通信衛星。

發射量子通信衛星並不是把地面上的實驗設施送到天上這麼簡單。儀器除了要接受太空惡劣環境的洗禮外,還要保證在高速運動時能夠準確的將發射出的單光子投到地面的接收設備上,這需要非常高的對準精度。國外在這個對準精度上落後於中國,故他們沒有真正的量子通信衛星。日本曾發射過所謂的量子通信衛星,但是由於沒有足夠高的對準精度,衛星一次需要發射大量的光子才能完成實驗,沒有發射單光子就失去了保密的價值。

由此可見,美國、日本等國家不是不搞量子通信,他們也是在積極的行動,只不過還沒達到中國現在的水平。


刁博


所謂量子通信是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式,小說三體裡的智子就是利用“

量子糾纏理論”發展而來的。

鎂客君先來簡單介紹一下,什麼是“量子糾纏”,只要兩個量子在一起發生了關係,即糾纏。那麼即使這兩個量子分離後,相距很遠也會知道彼此的信息。這也是量子通信的基礎。

現在一般認為,量子通信不容易被盜取信息。

我國由於國家相關經費支持,做到世界上量子通信長度最長(京滬幹線有千公里級),實現了星地傳輸(自由空間傳輸),客觀地講是世界領先的。

但是,量子通信的抗干擾能力並不強,有網上權威論文認為,干擾量子通訊的技術及成本非常低,比如,電磁脈衝就可以改變單個光子的極化方向。鎂客君發現有人甚至說,在空中傳播時,單個光子的量子性態是非常脆弱的,拿著手電筒照一照就可能改變它的極化方向啦。

而美國是一個商人的國度,在量子通信本來就不如中國先進的情況下,如果不算清楚經濟賬,他們不是不會主動研製量子通信衛星的。

再者美國現在的航天事業,開始了以商業力量主導的新模式,放著相對成熟的現有衛星技術不用,花巨資投入高度不確定的量子通信衛星技術,任何企業也沒有這個資本,企業背後的投資方也不會看好。

綜上所述,第一,量子通信技術沒有徹底完善,第二,商業主導的美國航天企業主觀上並不看好,所以美國目前不會研發量子通信衛星。

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鎂客網


為什麼?因為他們菜啊!

沒技術就是沒技術,落後就是落後。不能我們落後是我們落後,別人落後就是運籌帷幄,就是成本收益,就是精明算計。這不公平啊!

量子通信技術,已知的通訊技術中保密性最好的。如果能成功商用、軍用,帶來的價值可以說無法估量,也可以確定是遠超投入。毫不誇張的說,我國在這方面吊打全世界。這絕對是值得驕傲的事情。

我們早就可以做到地面的數公里範圍上的量子通信,有非常深厚的量子通信理論和工程基礎。也正是因此,我們才有基礎,有能力,發射量子通信的衛星。這是一步一步來的,不是說我們砸一堆錢下去,衛星就能上天。(當然,不砸錢是肯定不會上天)

其他國家(包括美國),技術不過關,地面長距離通信都搞不定,丟個衛星上天干啥?當吉祥物,喊666嗎


還有說,別人實驗室研究,等著技術成熟了才推進;我們開局就砸錢,砸歪了就全賠了,所以別人精明。其實要我說,外國人精明,考慮成本,不搞量子通信,這是最好的。到時候,我們就壟斷了這個行業。國內可以開放廉價信道,國外可以收割技術稅。看誰不順眼了,關了他的信道,制裁他,豈不美哉?反正總有人要當流氓,為啥不是我?


而且說到底,也沒砸多少錢。一年才二三十億,分到人頭上,能多吃一頓紅燒肉嗎?華為一個私企,一年研發還幾百億呢。


IvanZhu


太多人夜郎自大了。美國的量子理論研究肯定比中國先進幾條大街。美國之所以沒有投入量子糾纏的應用研究,肯定是目前技術不成熟,或者量子通訊的基礎設施不具備。簡單說,以美國的量子科技實力和經濟實力,研究中國式的量子通訊應該不成問題。

至於潘建偉的量子加密研究現在還不宜評價。沒有量子通訊,單單研究量子加密到底有多大意義很難說。因為工具只有在適當的環境裡才能發揮真正的作用。比如快遞放在工業革命的時代就沒有發揮空間,很快會被郵政擠壓破產。

如果所謂量子加密只是為了通過量子糾纏來發放密鑰,那就真的大材小用沒必要了。密碼技術是一個很大的系統,單單提高密鑰的安全性並不能本質上提高解碼難度。事實上,現在提高密碼安全,靠的是算法的革新。高明的算法稀釋了明文與密文之間的關係,這才是密碼安全的根本。

或許到量子通訊實現的時候,量子加密才有發展的土壤,畢竟只有在量子信息時代才能發展出適合量子數據的算法。

潘建偉的加密科學,未必防得住國外的情報機構。當然,它也未必是針對國外情報機構而研發。至於最後針對的是誰,大家不妨自由聯想一下。


dancingcash


美國對量子的認識比我們要早和深。有幾點是美國不願發展量子學根源,1、牛頓定律作用於三維,量子學在四五維,量子學的發展對三維世界的表象改變不明顯,因為人類始終超越不了時空二個維度的束縛。從利益的角度來說,量子學無疑是公益活動,甚至連公益都不如。2、現行的科學最終指向“分別”,量子學的最終指向是“大同”。方向完全相反,人類的意識形態是通過了幾千上萬年一點一點積累起來的,在此意識形態下形成了合理的社會形態,每個既得利益者都會本能的保護自己的既得利益,為了人類的解脫放棄自己的權力,利益……那是聖人乾的事,美國目前的世界地位,是不會主動發展量子學的。別認為量子學就是通訊,那連入門都不到,只是過渡時空的現象,後面有更深道理,說中國量子學有多利害,不見得。但是,量子學從中國發展這是註定的,無論中國的初衷是什麼,人類的希望在東方,這是既定的。中國將是未來世界的霸主,只是這個霸和你理解的霸完全不一樣。總結來說,上次是蘋果落地,人類向前邁了大一步。這次是衛星上天,人類也將向前邁一步,反正人類就這麼一步一步艱難的前行,但永遠到不了頂峰,因為每次都被那顆紅色的星星中斷,以物質為載體的生命就這個命——苦逼。所以最強聖人佛陀說的最深奧義是解脫,不是善惡,更不是對錯。如果你把佛法看成善惡法,因果法,都是不理解佛陀的初衷,解脫才是終極之道。


我本不來


實際上,美國多個政府部門如國防部、航天局、國家標準與技術研究所(NIST)等早就對量子信息技術研究大量投入。尤其是NIST得到美國政府高強度和穩定的支持,每年獲得大量經費。在過去10餘年間,NIST在量子調控和量子信息領域產生了5名諾貝爾物理學獎獲得者。 

 依照量子理論研發的量子計算機將具有強大的計算能力,速度快過傳統計算機億萬倍。其原因之一是,傳統計算機中的每個比特位只有0和1兩種狀態,而一個量子比特位可以有多個狀態。美國航天局、谷歌(微博)公司等機構在2015年宣佈,合作開發的D-Wave量子模擬機對某些問題的求解速度已達到傳統計算機的1億倍。雖然這還不被國際學術界認為是真正的量子計算機,但量子計算的巨大潛力已然展露無遺。  

許多高科技公司也在量子技術方面大量投入。如谷歌與美國航天局、加利福尼亞大學聖巴巴拉分校聯合成立了量子人工智能實驗室,並推出了量子計算機開發計劃;2014年,IBM宣佈將於隨後5年內在以量子計算技術為重點的一些領域投入30億美元;還有一些相對較小的科技公司也嶄露頭角,比如Battele公司正在運行美國第一個商業化的量子密碼通信網絡。  

“量子通信的競賽自1995年在日內瓦湖底進行量子密鑰分發的最初演示時就開始了,”美國波士頓大學的量子物理學家亞歷山大·謝爾吉延科告訴新華社記者,他指的是歐洲在全世界最早進行了量子通信實驗。潘建偉院士最初也是到奧地利師從量子科學領域權威專家蔡林格教授。蔡林格團隊曾在歐洲申請發射衛星,但審批過程不順利,現在成為中國量子衛星項目的合作方。  

在亞洲,新加坡科學家在2014年曾嘗試發射“立方體衛星”。這是一類微型衛星,也能用於一些量子技術實驗,儘管與中國的量子衛星相比功能要弱很多。但不幸的是,承擔發射任務的ATK公司的火箭在2014年10月那次任務中爆炸。


韓家大嫂


很多人都解釋過,我國發射的是量子衛星其實是量子加密衛星,而不是嚴格意義上的量子內容通信衛星。通俗一點講,這個通訊衛星,傳輸的媒體還是傳統的電波,只不過傳輸的內容,是用了幾個量子來進行加密。由於量子糾纏的特性,經過量子加密的內容在傳輸過程中更安全,一般方法不能破解了。這也算是量子應用領域真正有實際應用意義的第一步吧。畢竟大家都想早日做到真正意義上的量子內容通訊。但任何領域的突破,都是從簡單到複雜的。而對於其它國家,可能從研究方向和經濟角度考慮,沒有象我國這樣做這麼大規模這麼大成本的基礎應用,但他們對於理論技術的研究力量和成果也是絕對不容小覷的。所以這是一個科學領域的問題,吃瓜群眾大可不必過多糾結,哪個更高明,哪個更自豪,不用妄自菲薄也不用沾沾自喜。


西門245318375


來吐槽兩句,我發現專家都是特別厲害的人,問是美國為什麼不發射量子衛星,你們介紹什麼是量子通訊幹什麼?亂七八糟的名詞解釋了一堆,沒有一個說到點上的。要說美國為什麼不發射量子通訊衛星,理由只有一個,就是美國沒有掌握相關的技術,不要太高看美國了,如果所謂的專家說美國有技術但是因為量子通信還有些缺點所以美國不想發射的話,完全是胡扯八道。在科技發展上,美國一直是在各個領域搶先的,只是現在面對中國的競爭,有點心有餘而力不足。包括量子計算方面,潘教授明確說中國應該會在2020年前實現50量子位計算機的建造工作,而美國在量子計算方面最先進的谷歌和IBM列的時間表也大致如此,但是美國研究量子方面比中國要早的多,美國現在沒有發射量子通信衛星,沒有像中國一樣建設量子通訊幹線,理由就是美國技術還達不到中國這種高度,所以現在的美國很焦慮。


真人真實


美國或其他國家為什麼不發射量子通信衛星?因為目前的所謂量子通信,其實是量子加密通信。這個量子,其實就是光子。常規衛星通信採用的是無線電波(微波),而量子通信目前加密信號採用的是光通信,信息通信是常規的無線電波。目前的量子通信採用兩個通道,量子加密一個通道,數據傳輸另一個通道(常規通信方式)。

什麼是量子密碼呢?量子密碼原理很簡單,一束光(有很多光子)通過同一個光偏鏡,那麼其偏振角是一樣的,就是量子糾纏了。偏振角的正反(180度)或者正交(90度),可以分別作為0,1,甚至00,01,10,11態發射,作為密碼。這個比傳統的有無作為0,1更難破解(以上是中科大博士論文內容)。缺點是目前只有光子才能實用,因此傳統電磁波傳輸方式失效了,光纜通信是最適合的,只要在兩段發射接受裝置改為量子發射接收機即可,中繼也一樣,不過中繼量子增強還是有點技術難度的。最大的難度是在空間傳輸,光不像電磁波,會受到陽光干擾,因此墨子號只能在晴朗的夜空正常工作。還有,要想確保保密,密碼要一碼一用,密碼要足夠長(與傳統通信一樣),這樣使得量子通信的效率(速率)很低,只能發送文件,不能視頻對話。 也就是說,量子加密並沒有利用所謂的量子糾纏技術,而是採用了光子偏振度識別,保密性能並沒有傳的那麼玄乎的所謂不可破解。量子保密通信僅僅採用了軍事編碼方式,使得密碼難以破解,犧牲了傳輸效率,又需要兩條通道分別傳輸密碼和信息。那次與奧地利的視頻對話是犧牲了量子保密密碼長度,只是利用了墨子號衛星的通訊中繼進行常規通信,而不能稱為真正意義的量子通信。

有人要問,目前中國量子通信到底是不是世界領先?也可以這麼認為,因為目前世界上量子通信技術就只達到這個高度,而我國由於國家經費支持,做到世界上量子通信長度最長(京滬幹線有千公里級),實現了星地傳輸(自由空間傳輸),實事求是講是世界領先的。

就目前的技術水平,量子通信其實沒有現實意義,傳輸速度慢,不是全天候工作,也不能做到完全無法破解(不是量子糾纏方式),除非有更先進技術,量子通信註定是個擺設。

對於量子通信,其他國家也在研究,畢竟這個是前沿科技,只是他們都在實驗室研究,不像我們大張旗鼓的進行實用化建設,因為目前的技術達不到實用,花那麼多錢建設的量子光纜和量子衛星將來對於真正實用的通信技術是否實用誰也不知。


蘇申js


量子通訊是否厲害姑且不論,但必須顛覆兩個思維習慣。好東西都是美國搞出來的,其它國家只能跟在後面爬行追趕。美國不感興趣的東西都用處不大,誰要搞是冤枉燒錢,得不償失。

美國長期引領著世界科技革命,至今在科技眾多領域仍遙遙領先,這無可置疑。但在世界科技革命方興未艾的今天,美國不再萬能!例如高鐵科技,就從來不是美國的強項;航母電磁彈射飛機、第五代隱身戰機等,也不再是美國獨家專利;在特變高壓輸電的技術原創上,美國只有給中國當學生的輩份。

量子科學的應用研究,中國走在了最前沿,中國發射量子通訊實驗衛星,併成功完成了預先設置的科研項目,在量子通訊密鑰分發、光子遠距離糾纏等,取得的成果是世界領先的。美國沒發射量子通訊衛星,不是沒興趣,而是能力還不具備(對美國科技說“不”,不適應吧?沒關係,請以後逐漸適應)。在量子通訊科技研究領域,美國在中國面前,不是“守”,而是“追”。


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