每秒4600字符!美軍研究量子通信用於核潛艇,網友:中國早有了

每秒4600字符!美軍研究量子通信用於核潛艇,網友:中國早有了

(俄亥俄級核潛艇夜間發射三叉戟導彈)

量子技術,聽起來似乎充滿了高大上的味道,不過實際上這種微觀粒子層面的科學技術現在已經悄悄出現在人類世界之中,而最先應用這種技術的,則是通信領域。4月23日,俄羅斯衛星通訊社引述美國媒體的消息稱,美軍正在研製全新的對潛通信技術,這種新技術基於量子力學原理,能夠實現陸上指揮部和潛艇之間的安全通信,雖然目前技術還不完善,每秒只能傳輸4600個字符,但是向美軍核潛艇傳達"發射導彈"、"開火"等簡單命令還是沒問題的!

每秒4600字符!美軍研究量子通信用於核潛艇,網友:中國早有了

(量子通信以其高度的保密性,早就引起了世界各國軍方的高度關注)

聽到這個消息,有中國網友表示,這種程度的量子通信就是小兒科,好幾年前我們就有了!為什麼軍迷們會這樣認為,下面筆者就給大家簡單介紹一下我們的量子通信。

量子,是一個現代物理學概念,即一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位,則這個物理量是量子化的,並把最小單位稱為量子。量子一詞來自拉丁語quantus,意為"有多少",代表"相當數量的某物質",它最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。量子的概念和我們目前日常所認識到的經典物理學有著完全不同的特性。其中最早被人發現的就是所謂量子的"波粒二象性",也就是說量子既具備波的特性,也具備基本粒子的特性,這一點在宏觀物理學領域是根本無法解釋的。同時量子還具備神秘的"量子糾纏"特性,而這種特性使量子技術成為高度保密通信系統的首選。

每秒4600字符!美軍研究量子通信用於核潛艇,網友:中國早有了

(量子的尺寸體積如此之小,不要說一般的光學顯微鏡,即使是一般的電子顯微鏡,也很難觀測到)


要解釋量子通信技術的保密性,就首先需要了解"量子糾纏"現象,而這種現象,老實說,筆者也很難理解——因為這種微觀世界的物理現象已經超出了宏觀物理學的理論範疇,更加接近於所謂的"神蹟"。所謂"量子糾纏"現象,就是指一個處於糾纏態的粒子分裂成的兩個粒子,當其中一個做出某種動作,比如平移、轉圈或者抖動等,另外一個量子無論間隔多遠,也立即會做出方向相反的同樣的動作。這一現象很早就被微觀物理學觀測到,但是至今沒有合理的解釋。西方甚至有些科學家將其稱之為"上帝的力量"。

每秒4600字符!美軍研究量子通信用於核潛艇,網友:中國早有了

量子通信技術,正是基於這一獨特的量子糾纏原理:在信息的發送端和接收端,各佈置這樣一顆量子,如果有什麼信息需要發送,只需要通過電磁感應方式操縱量子做出運動,那麼另外一端即可立即感受到,反之亦然。這種量子糾纏狀態不受空間甚至是時間的影響,具備極佳的實時通信效果,在科幻小說《安德的遊戲》中,作者幻想的可以超越光速、不存在時間延遲的"安塞波"通訊技術,可以被看作是量子通信技術的一種實際應用。

每秒4600字符!美軍研究量子通信用於核潛艇,網友:中國早有了

(科幻電影《安德的遊戲》中,主人公安德在使用無延時的"安塞波"通信設備指揮前方的人類艦隊和外星蟲族交鋒)


在以往潛艇藉助厚厚海水的掩護,成為海軍中最成功的殺手。現代戰略導彈核潛艇則攜帶著數十枚潛射戰略導彈以及大量的核彈頭,因此是各國政府最重要的"鎮國之寶"。潛艇雖然得到了海水的保護,但是由於海水和空氣不同,電磁波很難穿透海水,所以現代潛艇在具備超強隱蔽性的同時,對外通信實在令人頭疼,特別是大型戰略核潛艇,一旦在水下出現任何問題,很難第一時間和本國軍方取得聯繫,從而會導致災難的擴大。

每秒4600字符!美軍研究量子通信用於核潛艇,網友:中國早有了

(俄亥俄級戰略核潛艇)

而目前使用的對潛長波通信設備通常使用綿延數十上百千米的巨大天線發射波長達上千公里的巨大低頻長波,這種技術雖然可以解決對潛通信的問題,但是其數據傳輸率實在太差,十幾個字符的電文,往往要穿一兩個小時。而且長波對潛通信電臺需要架設巨大的通信天線,這種設備根本無法隱蔽,在戰時必然是敵方優先摧毀的目標。另外,潛艇長波通信還有一個問題是:只能接收無法覆電,所以指揮部依然不知道自己的潛艇到底身在何方,這對於作戰部署有巨大的潛在危險性。

每秒4600字符!美軍研究量子通信用於核潛艇,網友:中國早有了

(具備毀滅世界能力的戰略導彈核潛艇毫無疑問是各國的鎮國之寶,但是如何對潛通信,讓核潛艇能夠及時收到指揮部命令,並且對指令做出回應,是各國軍方都非常頭疼的事情)


量子技術可以完美解決目前對潛通信的難題。因為量子糾纏不受空間、時間的影響,利用的是量子內部一種目前尚無法合理解釋的現象。所以,只需要把量子通信的兩端分別放置在陸上指揮部和潛艇上,則潛艇和陸指之間就可以實現無延時、無障礙通信。而且量子通信的最大優勢還在於——這種通信根本無法被竊聽。因為它不發射任何電磁波或者其他信號,完全是依靠量子糾纏來實現數據傳輸,現代任何的電子干擾技術對其都不起作用。這種通信技術一旦大規模應用,將會徹底改變人類通信,特別是軍事通信的發展模式。

每秒4600字符!美軍研究量子通信用於核潛艇,網友:中國早有了

(2016年中國已經成功發射並投入測試了著名的"墨子"號衛星,那麼對潛量子通信……我什麼也沒說,諸位看官老爺們請自行腦補)


比起量子通信技術本身更有意思的是,這種聽起來如此高大上的量子通信技術,在我國其實早已經開始進行測試使用。2016年8月16日,我國自行研製的長征二號丁運載火箭,在酒泉衛星發射中心發射,成功地將我國首顆也是全世界首顆量子實驗衛星——墨子號送入預定軌道。而我國也成為全球首個把量子技術投入實際使用的國家。

每秒4600字符!美軍研究量子通信用於核潛艇,網友:中國早有了

("科學"號遠洋綜合科考船)

除此之外,在2019年1月31日觀察者網的報道上顯示,我國"科學" 號遠洋科學考察船在2018年年底的西太平洋科學考察中,已經實現了"深海6000米潛標向北鬥衛星實時傳輸數據",而且文章明確聲明是"通信潛標",也就是說這個通信裝置並非浮在水面的"浮標",而是潛在水下的"潛標"。那麼身在太空中的北斗衛星,能夠和6000米水深以下的溫鹽流數據探測器實現"數據實時傳輸",這其中使用了何種技術,大家不妨猜測一下。


分享到:


相關文章: