墨子號衛星實現「量子保密通信」 發送的密碼無法被破解
▲中國衛星「墨子號」在西藏上空進行的量子隱形傳態實驗。（圖／翻攝自《新華社》）
大陸中國科學院表示，量子科學實驗衛星「墨子號」近日首次成功實現了衛星到地面不可被破解的「量子保密通信」，爲中國在未來繼續引領世界量子通信技術發展奠定了堅實的基礎。這也是繼今年六月中旬「墨子號」實現1203公里「量子糾纏」之後，中方在量子傳輸技術的另一突破。
據《人民日報》報導，中國科學技術大學潘建偉教授與同事彭承志等人組成的研究團隊，利用「墨子號」量子科學實驗衛星，在國際上首次成功實現了從衛星到地面的「量子密鑰分發」和從地面到衛星的「量子隱形傳態」。也就是實現了一般概念上的「量子保密通信」。
報導指出，量子密鑰分發是指，科學家利用量子有多個疊加態的原理，用量子作爲密鑰；這樣一來，一旦有人試圖截獲或測試量子密鑰，就會改變量子狀態，科學家便能立刻發現有人動了鑰匙。所以，利用量子不可被複制和不可被分割的特性，就能實現無條件安全的通信方式。
彭承志表示，量子密鑰分發實驗採用「衛星發射量子信號、地面接收」的方式；當墨子號量子衛星過境時，與河北興隆地面光學站建立光鏈路，通信距離從645公里到1200公里；在1200公里通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖信道高20個數量級（萬兆倍）；衛星上量子誘騙態光源平均每秒發送4000萬個信號光子，一次過軌對接實驗可生成30萬bit的安全密鑰，平均成碼率可達1千1百bit每秒。
報導表示，量子隱形傳態則是利用「量子糾纏」特性，將物質的未知量子態精確傳送到遙遠地點，而不用傳送物質本身，通過隱形傳輸實現信息傳遞。據瞭解，「量子糾纏」（Quantum Entanglement）是指一種奇特的量子力學現象；這個現象說明一個亞原子粒子（比原子更小的諸如電子、中子、光子等粒子）的狀態可以「瞬間」對另外一個亞原子粒子的狀態產生影響的現象，如同心電感應一般，無論它們相距多遠；愛因斯坦稱之爲「幽靈般的遠程效應。」
「量子隱形傳態」實驗則是採用地面發射糾纏光子、天上接收的方式；當「墨子號」衛星過境時，與海拔5100公尺的西藏阿里地面站建立聯繫。地面光源每秒產生8000個量子隱形傳態事例，向衛星發射糾纏光子，實驗通信距離從500公里到1400公里，所有6個待傳送態均以大於99.7%的信心水準，超越經典極限。
報導最後指出，千百年來，人們對於通信安全的追求從未停止，隨着科技進步，通訊被破解的容易度也越來越高，未來透過量子保密通信這樣的技術，便可以大幅改善這個問題。此外，這2項實驗在10日時，也刊載在國際權威科學雜誌《自然》（Nature）上。