点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:【奋进强国路 阔步新征程】不断创造纪录的“墨子号”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

【奋进强国路 阔步新征程】不断创造纪录的“墨子号”

来源:光明网-《光明日报》2024-10-12 09:45

  【奋进强国路 阔步新征程】

  2016年8月16日,世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心发射升空,我国在卫星量子通信上迈出了人类第一步。2024年,中国的“量子星座”正在酝酿中,成功后,将能提供高效率的全球化量子通信网络服务。

  在量子物理领域中,我国已经在量子信息方向上实现从跟跑到部分领跑的转变。而这一优势,将在我国科技工作者不断自主创新的实践中继续保持。

  把量子通信实验搬到太空中

  “吓了一跳”,这是中国科学院上海技术物理研究所研究员、“墨子号”工程常务副总设计师兼卫星系统总指挥王建宇听到“墨子号”想法的第一感觉。为了解决光纤传输信号损失严重的问题,潘建伟团队想把量子通信实验搬到太空中。

  “之前的实验表明,光纤传输的量子通信信号在200公里以上就几乎被吸收殆尽。”中国科学技术大学教授、中国科学院院士潘建伟介绍。那么,该如何实现安全的远距离量子密钥分发呢?早在2003年,年轻的潘建伟提出一个大胆的想法:外太空几乎是真空,光信号损耗非常小,利用量子卫星作为中转站,可以将多个城市的城域量子通信网络连接起来,极大地延长量子通信距离。

  这是一个前所未有、挑战技术极限的科学创新,是个“疯狂的想法”。但潘建伟认为:“过去,我们在科研领域常常扮演追随者和模仿者的角色,研究方向的选定、科研项目的设立都先要看看国际上有没有人做过。量子信息是一个全新学科,我们必须学会和习惯做开拓者。”

  科学,需要大胆设想,也要小心求证。为了验证这个想法,研究团队付出了很多。他们在北京八达岭长城附近和河北省张家口市怀来县古城遗址之间搭起通信平台,用两年时间完成了16公里的自由空间量子隐形传态实验;他们在青海湖中的海心岛上搭帐篷做实验,吃、喝、燃料都依赖每月一次的补给,连洗澡都无法保证,终于实现了百公里自由空间量子隐形传态和双向纠缠分发,验证了在高损耗星地链路中实现量子通信的可行性;他们用吊车、卡车、热气球、飞机,想尽一切办法进行星地之间量子通信的模拟实验……终于,研究团队突破了高精度捕获跟瞄技术、高灵敏能量分辨探测技术、星载量子光源技术等技术瓶颈,为量子卫星的研制铺平了道路。

  2011年11月,中国科学院战略性先导科技专项“量子科学实验卫星”正式立项。接下来的5年中,围绕卫星研制,中国科学院集中优势力量攻关:卫星工程由中国科学院国家空间科学中心抓总负责;中国科大负责科学目标的提出和科学应用系统的研制;中国科学院上海微小卫星创新研究院抓总研制卫星系统,中国科学院上海技术物理研究所联合中国科大研制有效载荷分系统;中国科学院国家空间科学中心牵头负责地面支撑系统研制、建设和运行,对地观测与数字地球科学中心等单位参与。

  2016年8月,“墨子号”成功发射!发射入轨后的一年时间内,“墨子号”圆满完成了全部预定科学实验任务:在国际上首次完成千公里级星地双向量子纠缠分发实验、完成了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验、国际上首次成功实现从卫星到地面的千公里级量子密钥分发和地面到卫星的千公里量子隐形传态。此后,我国科学家基于“墨子号”积极开展国际合作,实现了北京—维也纳的洲际量子密钥分发,共同探索实现全球化量子通信的可行性。“墨子号”不断创造纪录,让中国在空间量子科学研究领域处于引领地位。

  “量子星座”,未来可期

  如今,量子通信已成为最先进入实用化阶段的量子信息技术。据了解,上海区域内目前已经建成国内首张运营商级的商用量子密钥分发网络,可支持不少于100万的用户容量。而预计到今年年底,中国电信将在全国10~15个城市部署量子城域网,未来将与骨干网打通,并最终形成天地一体的量子通信网络。

  “墨子号”的成功,让世界掀起一轮空间量子物理的热潮。2017年,美国宇航局发布了关于未来空间量子物理发展的白皮书,欧洲航天局发布了空间量子技术白皮书。国际学术期刊《科学》曾发表社论,认为是“墨子号”给美国政府敲响了警钟,最终促使美国在2018年通过《国家量子行动法案》。

  激烈的竞争中,中国该如何保持领先?中国科学家有成竹在胸的规划。就在10月2日墨子量子科技基金会举办的新闻发布会上,潘建伟表示,中国有望在量子中继和量子星座两方面取得关键技术突破。

  在量子中继方面,中国团队正在研究可支持上千公里量子通信的量子中继技术,有望在未来5~6年内实现远距离的城际光纤量子传输。这能够实现量子网络的大规模覆盖,大幅扩展量子通信的应用范围。

  在“量子星座”方面,我国已于2022年7月成功发射第一颗低轨量子微纳卫星,或在明年再发射两到三颗低轨道卫星。中高轨量子科学实验卫星正在研制中,有望在2026年底具备发射条件。未来,由中高轨量子卫星和实用化的低轨微纳卫星组成的“量子星座”,将与地面上的光纤量子网络连接,构建全球化广域量子通信网络。

  这不仅仅是技术上的成功,还将在科学上取得更多突破:或许,我们将重新定义时间单位“秒”;或许,我们将验证量子引力理论的真伪;或许,我们能够开展引力波的新探测;或许,我们能够在月球建立基地,实现地月量子纠缠分发……

  这些,不是梦。从“墨子号”出发,中国科技工作者一步一个脚印,向量子科技的高峰攀登!

  (记者 齐芳 常河)

[ 责编:焦子原 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 深圳推动智能居家适老化改造

  • 湖南蓝山:晚稻秋收忙

独家策划

推荐阅读
一颗来自熔融行星核心的铁陨石(左)和一颗来自原始未熔融行星的球粒陨石(右)。当人们在寻找宇宙中其他可能孕育生命的行星时,了解这些挥发性物质是如何被输送到行星表面的知识将至关重要。
2024-10-12 10:01
制出清洁氢气的同时发现3D石墨烯(显微镜图)。这项研究为石墨烯的应用开辟了更多可能性,其中最为重要的用途之一是研制锂硫电池。研究团队随后意外地发现,直径仅为人头发丝千分之一的微型管阵列,在没有外加电源的情况下产生了电信号。
2024-10-12 10:00
邓秀新、刘旭、张守攻、陈温福、金宁一、张洪程、蒋剑春、包振民、张佳宝9位中国工程院院士走进黑土地,围绕粮食增产、黑土保护等关键领域开展调研。院士们边走边看,对黑龙江省农科院通过优选品种、菌肥培土、大垄密植等一系列科学管理措施取得的成效,给予高度评价。
2024-10-12 09:57
10月11日10时39分,我国在东风着陆场成功回收首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星。卫星搭载的植物及微生物育种载荷、自主可控和新技术验证试验载荷、空间科学实验载荷、社会公益和文化创意载荷等回收类载荷已全部顺利回收。
2024-10-12 09:56
我们身边有不少朋友爱玩电子游戏,有时为了通关甚至不惜晚睡熬夜。熬夜意味着睡眠时间大幅减少,睡眠质量严重下降,这样不仅会影响工作状态和学习效率,还会损害身体健康。
2024-10-12 09:55
据最新一期《风湿病学》杂志发表的一项研究表明,多摄入一些咖啡因,或能为心脏健康加分。为了降低心血管风险,目前医生给出的建议大都与减少炎症有关,包括少服用可的松药物、不吸烟、降低胆固醇,以及控制高血压等。
2024-10-11 10:36
近日,由东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室承担的课题“伊春森林芬多精成分解析与释放规律”通过了科技成果评价。经查新,此前未见相关报道,该项目为全国首次对伊春森林康养功能成分的定性定量科学研究。
2024-10-11 10:17
记者10日从中山大学获悉,该校医学院施莽教授团队与阿里云李兆融团队将人工智能(AI)技术应用于病毒鉴定,发现了传统研究方法未能发现的病毒“暗物质”,探索了病毒学研究的新路径。
2024-10-11 10:16
有人欢呼雀跃,认为这是对科技进步的高度认可;有人忧心忡忡,担心这是否预示着人类科学家时代的衰竭。将诺贝尔奖颁发给人工智能(AI)领域的成就,并非意味着人类科学家的地位受到动摇。
2024-10-11 10:16
江俊强调,这种理论与实践交融的研究范式,能从数百万种可能的配方中迅速识别最佳组合,极大地加速了新物质的发现过程。《自然》报道也指出,AI“科学家”通过自动化实验设计、数据分析、论文写作等功能,显著提高了研究效率,减少了科研成本,并加速了科学发现的进程。
2024-10-11 10:14
10月9日,由中国汽车工程学会、江苏省科学技术协会、汽车轻量化技术创新战略联盟和扬州市人民政府共同举办的第十七届汽车轻量化大会在扬州国际展览中心开幕。
2024-10-11 10:12
数十年的一线临床经历让张丽丽积累了丰富的经验,在她看来,孩子学习困难的背后,可能隐藏着一个焦虑的家庭。自学习困难门诊开诊以来,汤欣舟时常有种无力感,孩子学习困难问题并不能在门诊治好,很多问题出现在门诊之外。
2024-10-10 10:40
《自然》9日发表的最新论文中,美国科学家团队探索了量子回路的复杂性。这些实验展示了两个阶段之间的转变:在第二个阶段即所谓“低噪声阶段”中,研究团队证实了量子计算机的计算复杂性,足以超越经典超级计算机。
2024-10-10 10:39
美国科罗拉多大学博尔德分校和美国国家标准与技术研究院的量子物理学家们,利用量子纠缠在原子和电子尺度上再现了一个充满不同滴答声“房间”的场景。
2024-10-10 10:37
戴维·贝克(左)、德米斯·哈萨比斯(中)和约翰·江珀(右)因在蛋白质设计和蛋白质结构预测领域作出的贡献荣获2024年诺贝尔化学奖。为预测蛋白质结构,贝克团队2021年开发出“Rosetta折叠”模型,并被《科学》杂志评为2021年年度突破。
2024-10-10 10:33
徐纯福也表示,AI在生物、化学、医药等健康领域的潜力才刚刚崭露一角,未来还大有发展空间。徐纯福同时认为,AI对科学研究重要性日益凸显,科学家一方面要积极拥抱新的研究范式,同时也要尽量规避AI的局限性。
2024-10-10 10:32
近日,塞尔维亚与金砖国家合作组织创始人左兰·约万诺维奇在接受本报记者专访时,高度评价中国在科学技术领域取得的发展成就,并表示中国的先进技术让塞尔维亚获益匪浅,
2024-10-09 04:20
细胞衰老在胚胎发育、损伤再生、癌症和机体衰老等生理病理过程中发挥着重要作用。
2024-10-09 04:55
中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、周宗权、柳必恒等人,基于多模式固态量子存储和量子门隐形传送协议,在安徽合肥市区实现跨越7公里的非局域量子门。相关研究成果发表在国际期刊《自然·通讯》上。
2024-10-09 04:55
当前,各地聚焦新质生产力发展的重点领域、重点行业,注重发挥改革的突破和先导作用,切实推动各类生产要素创新性配置,让先进优质生产要素向发展新质生产力顺畅流动,引导现代化产业体系健康有序构建。
2024-10-09 04:55
加载更多