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恩，你們的偶像都是明星，鮮姐的偶像是一顆衛(wèi)星！ 

 昨天（8月16日）凌晨1點(diǎn)40分，中國(guó)將一顆名為“墨子號(hào)”的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星送入太空，這是世界上第一顆量子衛(wèi)星，完全中國(guó)造！并且，它將開啟一個(gè)嶄新量子通信的時(shí)代。 

 為什么量子衛(wèi)星叫“墨子號(hào)”？

因?yàn)槟幼钤缣岢龉饩€沿直線傳播，并設(shè)計(jì)了小孔成像實(shí)驗(yàn)，以“墨子號(hào)”命名為紀(jì)念他。

 也許你并不知道什么是量子學(xué)，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星有什么用，但是你一定要知道的是這次中國(guó)首發(fā)的量子衛(wèi)星，將成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間量子通信的國(guó)家，量子通信的最大特點(diǎn)是開啟的是一個(gè)“絕對(duì)保密”的通訊時(shí)代，是的，是絕密通訊！所有的數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸都絕對(duì)保密，再也不必?fù)?dān)心信息被竊取，這是一項(xiàng)惠及千家萬戶的科學(xué)技術(shù)。

 作為迄今為止唯一被嚴(yán)格證明是無條件安全的通信方式，量子通信技術(shù)在金融、軍事和政務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景得到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，美國(guó)、日本等國(guó)也啟動(dòng)了相關(guān)的研究計(jì)劃。

 被稱為世界幽靈的量子是什么？

 在寫這篇文章之前，鮮姐也只知道量子是能量的最小單位，由普朗克最先提出，在物理學(xué)中應(yīng)用較多，但量子有什么特性，有什么神秘的力量，還真不清楚，先看看下面這個(gè)短片吧：

 是的，這次發(fā)射的通訊衛(wèi)星就是利用量子的神奇“絕技”——“遠(yuǎn)程心靈感應(yīng)”，最強(qiáng)悍的“量子計(jì)算機(jī)”靠的是量子另一項(xiàng)“絕技”——“分身術(shù)”，這兩項(xiàng)絕技來自于量子的兩大原理“疊加”“糾纏”。

 下面鮮姐就給大家科普一下這兩大原理：

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量子的疊加

 像上面短片中所說，量子的疊加是指量子的分身術(shù)，一個(gè)量子可以同時(shí)存在多種狀態(tài)。 

應(yīng)用：幫助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算，這就好像幾十個(gè)孫悟空打妖怪。

 舉個(gè)例子，比如分解一個(gè)300位的大數(shù)，用現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)需要15萬年，而用量子的“分身術(shù)”幫我們并行運(yùn)算，只要1秒鐘就可以完成。

 相關(guān)理論：薛定諤的貓

“薛定諤的貓”是由奧地利物理學(xué)家薛定諤于1935年提出的有關(guān)貓生死疊加的著名思想實(shí)驗(yàn)。是把微觀領(lǐng)域的量子行為擴(kuò)展到宏觀世界的推演。

“實(shí)驗(yàn)：在一個(gè)盒子里有一只貓，以及少量放射性物質(zhì)。在一小時(shí)內(nèi)，大約有50%的概率放射性物質(zhì)將會(huì)衰變并釋放出毒氣殺死這只貓，剩下50%的概率是放射性物質(zhì)不會(huì)衰變而貓將活下來。

 如果，不打開盒子，那么這只貓就會(huì)保持不確定性的波態(tài)，即貓生死疊加，也就說貓存在兩種狀態(tài)，生和死。

 如果打開盒子，不論貓是生是死，都是一種狀態(tài)被確定，另一種隨即狀態(tài)消失，也就是指這種疊加將不存在，從宏觀角度看，這是一種生與死狀態(tài)的疊加，但是從微觀角度看，是量子的疊加，即從一種不確定態(tài)到一種確定態(tài)的轉(zhuǎn)變，量子的運(yùn)動(dòng)變化。

”而我們的“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星就是利用量子可分身但不可克隆的特性，用量子制造出獨(dú)一無二的安全密匙，保證了量子通信的可靠性。一旦有人竊取密鑰，整個(gè)通信信息就會(huì)“自毀”并告知使用者。

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量子的糾纏： 

“量子糾纏也叫“遠(yuǎn)程心靈感應(yīng)”，就是如果兩個(gè)相似的量子如果距離足夠近，就會(huì)發(fā)生糾纏，然后你把他們分開無論多遠(yuǎn)，這兩個(gè)量子的狀態(tài)就好像一對(duì)有心靈感應(yīng)的雙胞胎一樣，一個(gè)開心另一個(gè)也會(huì)笑，一個(gè)哭了另一個(gè)一定也難過。愛因斯坦把這種現(xiàn)象形容為“如幽靈一般的遠(yuǎn)距離作用”。 

科學(xué)家就是利用量子的糾纏實(shí)現(xiàn)信息傳輸，如果兩個(gè)量子粒子處在特殊的狀態(tài)（俗稱糾纏態(tài)）中，不管其空間分離得多遠(yuǎn)，當(dāng)對(duì)其中一個(gè)粒子施行操作或測(cè)量，遠(yuǎn)處的另一個(gè)粒子狀態(tài)會(huì)瞬時(shí)地發(fā)生相應(yīng)的改變，就像一些雙胞胎之間存在的心電感應(yīng)。

 利用量子糾纏技術(shù)，通過量子密鑰傳輸和量子隱形傳態(tài)的方式，將甲地某一粒子的未知量子態(tài)，在乙地的另一粒子上還原出來。需要傳輸?shù)牧孔討B(tài)信息如同科幻中描繪的超時(shí)空穿越，在一個(gè)地方神秘消失，不需要任何載體攜帶，又在另一個(gè)地方神秘出現(xiàn)。 

“墨子號(hào)”就像一個(gè)太空信使，作為地面上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)站的中介，構(gòu)建一個(gè)區(qū)域通信網(wǎng)絡(luò)，海量信息在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)間穿梭如影，全天時(shí)傳播。

 此外，有了量子衛(wèi)星，電影中時(shí)空穿越的場(chǎng)景在未來也許能夠成為現(xiàn)實(shí)。 

電影里“大變活人”在原理上是允許的，但目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)做不到。因?yàn)榭苹秒娪袄锶说膫魉?，不僅需要把人的實(shí)體部分的大量原子、分子傳送，并且嚴(yán)格按照原來的相對(duì)位置重新排列起來，更何況重現(xiàn)意識(shí)和記憶就更復(fù)雜了。不過，隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，也許未來我們還是可以實(shí)現(xiàn)人的量子隱形傳態(tài)，到那時(shí)星際旅行就不是夢(mèng)啦。  

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“墨子號(hào)”的科學(xué)目標(biāo)：

 一是進(jìn)行星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行廣域量子密鑰網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，以期在空間量子通信實(shí)用化方面取得重大突破；

 二是在空間尺度進(jìn)行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)，開展空間尺度量子力學(xué)完備性檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)研究。

 量子獨(dú)門絕技視頻

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 （視頻來源：央視）

 未來，量子通信不僅僅只是一種全新的加密通信手段，它將成為新一代信息網(wǎng)絡(luò)安全解決方案的關(guān)鍵技術(shù)和日益普遍的電子服務(wù)的安全基石，成為保障未來信息社會(huì)可信行為的重要基礎(chǔ)之一。

 現(xiàn)在，我們有了量子衛(wèi)星，在不遠(yuǎn)的將來，量子通信技術(shù)將如同手機(jī)、電腦一般，走入尋常百姓家，再也不怕信息泄露了。 

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