墨子號衛星的發展歷程.量子晶元.量子加密通話手機量子SIM卡

2020-11-19 18:40:07 1403 views
摘要

2016年8月,“墨子號”中國研發全球首顆量子科學實驗衛星,以中國古代偉大科學家墨子的名字命名。8月16日1時40分在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”發射升空。

2016年8月,「墨子號」中國研發全球首顆量子科學實驗衛星,以中國古代偉大科學家墨子的名字命名。8月16日1時40分在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」發射升空。

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墨子號

量子衛星首席科學家潘建偉院士介紹,量子通信是量子疊加態和糾纏效應進行信息傳遞的新型通信方式,基於量子力學中的不確定性、測量坍縮和不可克隆三大原理,單光子的不可分割性和量子態的不可複製性,量子通信還會將信息進行加密傳輸,在加密過程中密鑰是可變的,充滿隨機性,即使被相關人員截獲,也不容易獲取真實信息,讓量子通信無法被竊聽或被計算機破解,從面保證了量子通信絕對安全,通信形式主要分為量子隱形傳態,量子密鑰分發兩種。確保身份認證、傳輸加密以及數字簽名等的無條件安全,可從根本上、永久性解決信息安全問題。另外量子通信還有較強的抗干擾能力、很好的隱蔽性能、較低的噪音比。把傳統通信方式的缺陷得以滿足。

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量子加密

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國盾量子


開發與現代半導體工藝兼容的電控量子晶元是量子計算機研製的重要方向之一。潘建偉研究小組沿著電荷編碼量子比特實現超快量子計算路線圖,探索了延長電荷編碼比特相干時間的新方法,在保證量子比特超快操控速度的同時,獲得與自旋編碼量子比特同樣的長相干特性。砷化鎵材料此前多應用於光電領域,砷化鎵在量子晶元製作與實現新型量子比特編碼有較好的特性,量子晶元研發有望進入快車道。2018年2月,郭光燦院士團隊在半導體砷化鎵量子晶元研製方面再獲新進展,創新性地製備了半導體六量子節點晶元。

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量子晶元

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中國芯

2018年9月,在國家重點研發計劃量子調控與量子信息重點專項項目「固態量子存儲器」的支持下,中國科學技術大學李傳鋒團隊在自主研製的高品質三維糾纏源的基礎上,進一步製備出偏振-路徑複合的四維糾纏源,保真度達到98%。利用這種四維糾纏源首次成功識別了五類貝爾態,並實驗演示了量子密集編碼,一舉把量子密集編碼的信道容量紀錄提升到了2.09,超過了兩維糾纏能達到的理論極限,創造了當前國際最高水平。這項工作充分展示了高維糾纏在量子通信中的優勢,為高維糾纏在量子信息領域的深入研究打下重要基礎。

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在國際上,歐盟委員會曾正式發布量子宣言,啟動了總投資10億歐元的量子技術旗艦計劃;歐空局正在聯合英國有關企業共同投資研製商業量子衛星;美國NASA曾啟動面向量子通信器件及衛星精確指向等關鍵技術研究的CAPSat衛星項目;此外,英國、加拿大、日本分別制定了量子衛星發射計劃;韓國電信(SKTelecom)正牽頭建設韓國國家量子通信網路。日本國立信息通信研究院計劃在2020年實現量子中繼,到2040年建立極限容量、無條件安全的廣域光纖與自由空間量子通信網路。2018年日本·NICT主導,聯合歐洲在量子通信技術上開發水平最高的公司和研究機構,在東京建成了6個節點量子通信網路 「 Tokyo QKD Netword」。東京網在全網演示了視頻通話。並演示網路監控。美國航空航天局 (NASA)正計劃在其總部與噴氣推進實驗室(JPL)之間建立一個直線距離60公里、光纖皮長1000公里左右的包含10個節點的量子遠距離,光纖通信幹線,計劃拓展到星地通信量子。

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量子衛星

我國在2019年3月,潘建偉團隊將與中國電子科技集團公司第38研究所等機構合作,在合肥市及周邊地區啟動建設一個40節點量子通信網路示範工程,為量子通信的大規模應用積累工程經驗。

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2020年11月,中國電信和科大國盾量子成立一家合資公司,中國電信是中國的基礎電信運營商之一,國盾量子是科大國盾量子技術股份有限公司,技術起源於中國科技大學,產品已經被部署在量子通信幹線「京滬幹線」在內的量子保密通信骨幹網等項目。11月7日,中國電信副總經理劉桂清在2020天翼智能生態博覽會上公布了成立合資公司的消息,在發布該消息後,中國電信還舉辦了「量子鑄盾行動」,中國電信、科大國盾公司領導出席活動,中科院院士、中國量子領域帶頭人潘建偉也出席活動。

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同時展出了兩台樣機,分別是根據華為和中興的現有手機型號改造而來,手機屏保是中國電信、國盾量子的標識,記者在現場試用後發現,用戶可在通話過程中一鍵選擇兩種通話模式,「加密通話」或「普通通話」,兩種模式下的通話質量無差別。記者從中國電信處獲悉,未來該手機會從中國電信的渠道賣向消費者。記者從兩家公司處獲悉,該手機項目由合資公司主導研發。原理上,量子密鑰的分發,一方面通過建設量子保密通信網路進行廣域的分發。加密方式可以做在手機內,也可以藉助基於國產密碼晶元和國密演算法的量子安全SIM卡,完成在普通手機里的植入量子加密通話基礎功能。這種SIM卡可適配的手機型號非常廣泛,智能手機通常只要換上該SIM卡和下載對應的軟體安裝就可以用量子級安全密鑰對語音通信、數據通信和存儲等進行保護,從而與普通手機相比,增加加密通話功能。用戶在打電話中,可以自主選擇,是採用量子安全通話,或普通通話模式。但是量子安全通話功能是雙向對等的,對方手機必須是量子手機或插入量子安全SIM卡,才能實現量子通話加密。

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科大

紫光國微曾在今年9月表示,目前公司正與國盾量子、中國電信合作打造量子安全超級SIM卡,通過高性能國產SIM卡晶元進一步提前實現了量子加密功能的推廣。記者從科大國盾量子處獲悉,量子通信只是量子信息學的一個重要基礎分支,量子保密通信是現階段量子通信最主要的應用。雙方正在研發一款手機支持原生量子安全通話的項目,同時,記者從中國電信處獲悉,中國電信預計在今年年底或明年年初,面向民用市場推出帶有量子通話功能的國產手機。大家期待吧!

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中國電信

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