墨子号卫星实现「量子保密通信」 发送的密码无法被破解
▲中国卫星「墨子号」在西藏上空进行的量子隐形传态实验。（图／翻摄自《新华社》）
大陆中国科学院表示，量子科学实验卫星「墨子号」近日首次成功实现了卫星到地面不可被破解的「量子保密通信」，为中国在未来继续引领世界量子通信技术发展奠定了坚实的基础。这也是继今年六月中旬「墨子号」实现1203公里「量子纠缠」之后，中方在量子传输技术的另一突破。
据《人民日报》报导，中国科学技术大学潘建伟教授与同事彭承志等人组成的研究团队，利用「墨子号」量子科学实验卫星，在国际上首次成功实现了从卫星到地面的「量子密钥分发」和从地面到卫星的「量子隐形传态」。也就是实现了一般概念上的「量子保密通信」。
报导指出，量子密钥分发是指，科学家利用量子有多个叠加态的原理，用量子作为密钥；这样一来，一旦有人试图截获或测试量子密钥，就会改变量子状态，科学家便能立刻发现有人动了钥匙。所以，利用量子不可被复制和不可被分割的特性，就能实现无条件安全的通信方式。
彭承志表示，量子密钥分发实验采用「卫星发射量子信号、地面接收」的方式；当墨子号量子卫星过境时，与河北兴隆地面光学站建立光链路，通信距离从645公里到1200公里；在1200公里通信距离上，星地量子密钥的传输效率比同等距离地面光纤信道高20个数量级（万兆倍）；卫星上量子诱骗态光源平均每秒发送4000万个信号光子，一次过轨对接实验可生成30万bit的安全密钥，平均成码率可达1千1百bit每秒。
报导表示，量子隐形传态则是利用「量子纠缠」特性，将物质的未知量子态精确传送到遥远地点，而不用传送物质本身，通过隐形传输实现信息传递。据了解，「量子纠缠」（Quantum Entanglement）是指一种奇特的量子力学现象；这个现象说明一个亚原子粒子（比原子更小的诸如电子、中子、光子等粒子）的状态可以「瞬间」对另外一个亚原子粒子的状态产生影响的现象，如同心电感应一般，无论它们相距多远；爱因斯坦称之为「幽灵般的远程效应。」
「量子隐形传态」实验则是采用地面发射纠缠光子、天上接收的方式；当「墨子号」卫星过境时，与海拔5100公尺的西藏阿里地面站建立联系。地面光源每秒产生8000个量子隐形传态事例，向卫星发射纠缠光子，实验通信距离从500公里到1400公里，所有6个待传送态均以大于99.7%的信心水准，超越经典极限。
报导最后指出，千百年来，人们对于通信安全的追求从未停止，随着科技进步，通讯被破解的容易度也越来越高，未来透过量子保密通信这样的技术，便可以大幅改善这个问题。此外，这2项实验在10日时，也刊载在国际权威科学杂志《自然》（Nature）上。