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海水量子通信离军事应用尚远环球彩票登录网址

发布时间:2019-09-17 10:20编辑:科技知识浏览(186)

    特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。

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    金贤敏指出,虽然目前只是朝水下量子通信迈出了第一步,离实用化的水下、空海一体量子通信连线和网络还有一段距离,但“最新研究证明,实现量子通信技术的上天、入地、下海的未来图景可期”。

    资料显示,水对无线电波的衰减或吸收非常严重,尤其是对波长越短的无线电波,像短波和微波等,要穿透海水里几米的距离都很难,而极长波在水中的传播距离也不过300—500米。

    金贤敏满怀憧憬地说:“未来,我们可以想象一个由数百个相距百米的海上移动基站所构成的海上局域量子通讯网络,或者是由一艘舰艇作为中继站,来保证卫星与海底潜艇之间绝对安全的量子通信。”

    世界首个海水量子通信实验成功

    因此,如果能在水下实现量子通信,通信距离和安全性都能获得质的提升,无疑将极大地强化对潜艇的指挥控制,并颠覆未来的海战模式。

    海陆空一体量子通信时代可期

    目前,基于光纤和自由空间大气信道的量子通信已被证明可行。那么,海洋能否用作量子信道呢?金贤敏对科技日报记者解释,尽管相比光纤和大气,海水中悬浮物和盐度等对光子导致的散射和损耗效应要大得多,但其实,海水也有一个光子传输时损耗较低的蓝绿窗口,且其能被商用单光子探测器探测到。因此,基于海水的量子通信理论上是可行的。“而且,缺少了海洋,全球化的量子通信网是不完整的。”

    “因此,水下通信无论采用哪种方式,都比陆上通信要难得多。受水下无线电传输距离的限制,水下始终是通信的禁区,通信也就成为制约潜艇性能发挥的一个世界性难题。相对陆地所用的丰富多样、日新月异的通信手段来说,目前对潜艇通信和作战指挥采用的通信方式大都是无奈之举,所以总体乏善可陈。”他说。

    一石激起千层浪。消息引发了国内外媒体的热议。海水量子通信技术的实现究竟有何难处?能在哪些领域大显身手呢?

    科技日报讯 近日,上海交通大学金贤敏团队成功进行了首个海水量子通信实验,观察到了光子极化量子态和量子纠缠可在海水中保持量子特性,在国际上首次通过实验验证了水下量子通信的可行性,向未来建立水下及空海一体量子通信网络迈出重要一步。该成果发表在最新一期的《光学快报》杂志上,并被列为编辑推荐。

    记者了解到,当前潜艇通信保密采用的主要还是传统的数学加密方式,基本是以潜艇出海执行任务之前所设计好的编码或“密钥”来进行加密,每次通信使用的密钥均不同。但此种加密方式无疑比较麻烦、不便管控,存在被获取和破解的风险。而量子通信较经典通信来说,具有无法比拟的安全性和高效性。比如,量子加密的密钥是随机的,即使被窃取者截获,也无法得到正确的密钥,因此无法破解信息;同时,如果有人试图拦截通信信息,将立刻改变粒子的量子态,使收发方测得这种干扰,并停止通信,进而保证通信的安全性。

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    目前的结果显示,水下量子通信可达数百米,虽然信道较短,但能对水下百米量级的潜艇和传感网络节点等进行保密通信,即使是从水下几米深的地方对卫星和飞行器进行保密通信,也比之前认为海水是“禁区”更进了一步,因此,能在军事等领域“大显身手”。

    “不过,近年来,美国、俄罗斯、澳大利亚和加拿大等国一直在研究的蓝绿激光通信,倒是有很多优势。海水对光波波段中0.45至0.55微米范围内的蓝绿光衰减较小,它可以作为水中的通信窗口,从而通过卫星和飞机构建蓝绿激光通信系统,可实现对深达700米左右的潜艇进行通信,基本能克服上述岸对潜通信方式存在的主要问题,是未来很有希望的水下通信手段。”王群指出,“特别是,蓝绿激光通信也是水下量子通信的重要基础。”

    金贤敏对科技日报记者说,海水能否作为量子通信信道一直是个未解之谜,英美科学家做过一些理论研究,但迄今未曾进行过实验探索。

    在最新实验中,他们选择光子的极化作为信息编码的载体,并通过模拟证明,在非常大的损耗和散射下,极化编码的光子只会丢失,而不会发生量子比特翻转。也就是说,即使经历了海水巨大的信道损耗,只要有少量单光子存活下来,仍可被用于建立安全密钥。

    国防科技大学国家安全与军事战略研究中心教授王群在接受科技日报记者采访时表示,“可以肯定,一旦水下量子通信实现工程化,将会彻底颠覆潜艇通信指挥乃至作战方式。在军事上除了主要用于潜艇通信外,还可以用于海底光缆通信、联合作战的空海一体通信以及蛙人特战通信和水下救援、水下作业通信等方面。”

    光子极化编码的量子态在海水中传输示意图。

    王群介绍,如岸对潜通信,采用的无线电信号波长要很长,潜艇才能不上浮,而在水中较深的地方收到通信信号,但这会使通信带宽很窄、速率很低、容量很小,只能采用振铃通信方式接收岸上发送的信息,即按照事先约定进行定时、定点的单向通信。基本上每次都要更换密码,且沿岸要部署很多的通信站点。它们的发射功率很高、天线体积庞大,这在战时很容易遭受攻击,致使对潜艇的通信指挥可靠性难以得到有效保障。

    有望在军事领域大展拳脚

    “现在中国研究人员初步试验和证实了这种水下量子通信的可行性,这是一个了不起的突破性成果。”王群指出,“当然,水下量子通信目前的研究和试验只是一个开始,量子通信本身还远未商业化,再加上水下量子通信所依赖的蓝绿激光通信技术也远未成熟,所以它还无法很快投入应用,未来需要做的工作很多。”(科技日报北京9月5日电)

    美国密苏里大学的杰弗瑞:乌尔曼也说:“因为海水会吸收光,所以,要想延长距离很难。一个解决办法是使用中继站,但就此刻而言,距离实际应用还有比较长的路要走。”

    海水量子通信离军事应用尚远

    海水量子通信有何具体应用呢?詹内怀恩对《新科学家》杂志说:“借助海水量子通信技术,潜艇将能以更安全的方式相互通信。”

    从人类战争史来看,新技术几乎总是最先运用在军事方面。也因此,海水量子通信实验成功后,立即被军事爱好者“应用”到了潜艇上,成为热门话题。那么,海水量子通信到底有什么军事意义呢?它将引起什么样的军事技术变革呢?

    近日,量子通信领域捷报频传,上海交通大学金贤敏团队成功实现首个海水量子通信实验,在国际上首次验证了水下量子通信的可行性,为量子通信技术上天、入地、下海的未来图景添上了浓墨重彩的一笔,填补了海洋作为未来海陆空一体化量子网络最后一块拼图的空缺。

    基于光纤和卫星的量子通信已被证明可行,那么,海面之下是否也可以进行量子通信呢?近日,中国科学家成功进行了首个海水量子通信实验,向未来建立水下及空海一体量子通信网络迈出重要一步。

    不仅如此,《每日邮报》的报道还称,使用水下方法传输数据会比借助卫星传输更快且更廉价。

    《新科学家》杂志的报道指出,尽管这一实验取得了成功,但我们并不清楚这是否足以创建出一个通信系统。

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    嗅觉灵敏的国际科学杂志《新科学家》紧随其后,8月23日也以《首个水下量子纠缠将导致不可破译通信技术》为题进行了报道。加拿大量子卫星项目负责人托马斯:詹内怀恩对《新科学家》杂志表示,虽然以前也讨论过水下量子通信的想法,但一直没有任何人做过这样的实验。

    金贤敏说:“也许,在不久的将来,可实用的水下、空海一体的量子通信时代就会到来。”(科技日报北京8月31日电)

    最新成果于8月以《迈向自由空间海水中的量子通信》为题的长文,发表在国际光学领域著名期刊《光学快报》杂志上,并被选为编辑推荐文章。

    目前,基于光纤和卫星的量子通信已被证明可行,覆盖地球面积70%的海洋是否也能用作量子通信信道呢?

    海水量子通信:让黑客望洋兴叹 海陆空一体的量子通信时代或将到来

    对此,金贤敏表示,这只是一个开始。他们计划在未来进行外场实验,攻克一系列技术难题,比如克服海水的晃动对光子的影响,进一步提高光子在海水中的传播距离。此外,他们还会探索利用纠缠光子来实现水下量子隐形传态,探索量子中继实验的可行性。

    金贤敏团队的实验结果显示,可预期的水下量子通信最远距离可达数百米,足以对水下百米量级的潜艇和传感网络节点等进行保密通信,从而在军事和高商业机密领域大显身手。

    国外媒体称之为里程碑

    图片来源:上海交通大学官网

    此次,他们在实验中选择光子的极化作为信息编码载体,并通过模拟证明,即使经历了海水巨大的信道损耗,极化编码的光子也只会丢失,而不会发生量子比特翻转,也就是说,只要存留下少量单光子,仍可被用于建立安全密钥。

    《每日邮报》在8月24日的报道中指出:“最新技术朝着在全球海洋中,使用激光发送无法破解的互联网数据迈出了重要的第一步。”

    同日,美国知名科技博客“TheNextWeb”以《科学家发展了基于海水传态的不可破译通信技术》为题进行了报道。美国基础问题研究所更是将该工作视为继“墨子号”量子卫星之后,中国在量子通信领域的又一里程碑式成果。

    海水中的量子纠缠分发实验装置图。

    利用可见光进行水下通信的想法可追溯到上世纪60年代,当时一系列实验证明400纳米—550纳米的蓝绿可见光在海水中的衰减远小于其他可见波段,即可作为水下通信的“透明窗口”。随着美军提出卫星—潜艇通信可行性研究之后,激光对潜艇通信迅速成为美国的战略性研究计划。但海水对电磁波能量的吸收作用很强,且波长越短,衰减越大,即便有这种“透明窗口”,在水下几米深处对卫星和飞行器进行保密通信,也成为海水的“通信禁区”。

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