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金沙网址:王建宇:太空中的光极限探测技术

时间:2019/11/18 16:34:35  作者:  来源:  查看:28  评论:0
内容摘要:  由中国商务部、科技部、工信部、国家发改委、农业农村部、国家知识产权局、中国科学院、中国工程院等国家部委和深圳市人民政府共同举办的“第二十一届中国国际高新技术成果交易会”于2019年11月13日-17日在中国深圳举行。中国科学院院士,中国科学院神经科学研究所研究员,中国科学院生...
  由中国商务部、科技部、工信部、国家发改委、农业农村部、国家知识产权局、中国科学院、中国工程院等国家部委和深圳市人民政府共同举办的“第二十一届中国国际高新技术成果交易会”于2019年11月13日-17日在中国深圳举行。中国科学院院士,中国科学院神经科学研究所研究员,中国科学院生物物理研究所研究员,中国科学院院士、中国科学院上海分院院长、“墨子号”量子卫星工程常务副总设计师、卫星系统总指挥王建宇出席“改变世界的新兴科技II”交流会并演讲。

  以下为演讲实录:

  刚刚两场听了非常激动,第一场是讲人体里面最小的东西,第二场是讲我们关注的5G,接下来我跟大家分享一下在太空里面我们能看到什么。

  大家知道光是无所不在,是最普通不过的,但是光里面涉及到非常多的奥秘。从历史上来看,什么是光,一直是有很大的争论。18世纪的科学家牛顿说光是一个一个粒子,可以解释很多光的特征,但是解释不了光的干涉和衍射现象。后来惠更斯说是光是一种波,但对光传播的东西又解释不了。一直到本世纪初爱因斯坦提出了一个观点,为什么世界上的东西一定不是这个就是那个,而不能既是这个又是那个。他的意思是说我认为光既是波,又是粒子,这是非常大的进步,这就后面奠定了量子力学的基础。我们逐步认识到光既是一种波,又是一种粒子。5G、太赫兹传递的都是电磁波,在物理本质上光和电磁波是一样的。当时的科学家非常伟大,没有现在那么多的手段,但是把物理公式推导得非常漂亮。

  我今天跟大家分享两个故事,就是光在太空当中,或者在空间会有什么样的应用。第一个故事是我们已经做成的事情,就是我主持研制的“墨子号”在太空上做什么。2016年8月16日我们把“墨子号”发射上天,说到量子力学要非常简单地说一下量子力学的基本概念。世界上所有的东西分到最后都是一份一份的,能量也是一份一份的,光最后也是一份一份的,我们称之为光子。在量子力学里面说任何事情都是概率,或者说量子态到底是0还是1是不确定的,中国人比较喜欢玩硬币旋转的游戏,如果你在桌面上转一下,我问你拍下来是字还是国徽,没有一个人能准确回答。但是我转1000次,多少次是字,多少次是国徽,这样大家都能回答,大概是各500。在量子力学里面又有一个原理量子侧不准原理,这也就衍生出了量子不可克隆原理,任何量子系统去测量它,再拷贝成另外一个量子系统,不像手机上的微信发出去可以满天下发出去,它不行,拷贝一次错误的概率是百分之二十几。这些原理被我们科学家不断地利用。

  “墨子号”要做什么事呢第一个是量子密钥的分发,保密中心里面最重要的就是密钥,作为量子特性,有可能在传输过程中是不可窃听或不可破译的密码,原理简单来说,刚才说了量子都是一份一份的,假定我发出1万个量子码,收的人收到了1000个,不要仅,我只要知道他收到哪1000个,我们就可以在这里面产生密码,而其他人如果来截取这1000个已经被对方拿走的是拿不到的,他拿到的都是这1000个以外的。在量子世界里面被窃取的光子不产生密钥。当然也有人说还是不保密的,我有办法把你所有的光子通通收掉,我再拷贝一份发给对方,这样他收到的光子我全有,是不是能破译这个密码呢?这时候量子的第二个原理就起作用了,量子的东西拷贝以后有1/4是错误的,只要在收到的量子里面拿出一部分来核对,我发现错一两个,可能是信道的误码,如果错误率达到多少之后我就怀疑这个链路被人窃听了。它最大的好处是一旦被窃听我就能发现,反过来在它的传输过程中只要传输成功,它一定是安全的。

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