度兴趣,并导致公众媒体极为广泛的报道”。
二、量子隐形传态
《自然》杂志8月10日发表的另一篇潘建伟团队文章,则是关于量子隐形传态,它利用量子纠缠,可以将物质的未知量子态,精确传送到遥远地点,而物体本身却不需要移动。在卡尔·齐姆勒斯看来,这是量子力学中“最著名却神秘莫测”的方面。他说,在这个实验中,潘建伟团队展示了如何用处于纠缠态的光子,来实现这一点。
具体来看,“墨子号”量子卫星过境时,与海拔5 100 m的西藏阿里地面站建立光链路。地面光源每秒产生8 000个“量子隐形传态事例”,地面向卫星发射纠缠光子,实验通信距离从500公里到1 400公里,所有6个待传送态,均以大于99.7%的置信度超越经典极限。
按照潘建伟的说法,假设在同样长度的光纤中重复这一工作,需要3 800亿年——也就是宇宙年龄的20倍,才能观测到1个事例。
《自然》杂志审稿人称,“这些结果代表了远距离量子通信持续探索中的重大突破”,“这个目标非常新颖并极具挑战性,它代表了量子通信方案现实实现中的重大进步”。
三、量子纠缠分发
在今年在6月16日,中国率先实现“千公里级”星地双向量子纠缠,潘建伟介绍,“墨子号”量子科学实验卫星过境时,同时与青海德令哈站和云南丽江站两个地面站建立光链路,量子纠缠光子对从卫星到两个地面站的总距离平均达2 000公里。卫星上的纠缠源载荷每秒产生800万个纠缠光子对,建立光链路可以以每秒1对的速度在地面超过1 200公里的两个站之间建立量子纠缠,千公里的空间尺度上实现了严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验。
“该量子纠缠的传输衰减仅仅是同样长度最低损耗地面光纤的一万亿分之一。如果用过去的方法,需要三万年才能送一个纠缠的光子到千公里以外,现在用量子卫星能做到每秒送1个了。”潘建伟说,虽然这个数量还是有点“不够用”,但至少从原理上已经实现了,以后再慢慢扩大传输量,就能实现用量子传递大量的信息了。
中科院院长、党组书记白春礼表示,“墨子号”全部既定科学目标提前完成,为项目本身画上了一个圆满的句号。与此同时,“墨子号”也开启了全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力实验检验的大门,为我国在国际上抢占了量子科技创新制高点,成为了国际同行的标杆,实现了“领跑者”的转变。目前,奥地利已经与中科院科研团队展开合作,德国、意大利等国家的科研团队也申请加入,领跑的量子卫星所产生的聚合效应已经显现。在完成既定科学任务后,“墨子号”也制定了后续拓展实验计划,包括基于纠缠的量子密钥、全天时量子通信等,已经在紧张顺利地进行中。预计在卫星设计寿命期内,还将有更多的科学成果陆续发布。(2017年8月10日新浪综合)
4.下列对材料一相关内容的理解,不正确的一项是( )
A.“墨子号”是中国首颗量子科学实验卫星,它在不到一年的时间里就提前完成了原定两年
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完成的星地高速量子密钥分发、量子纠缠分发和地星量子隐形传态实验三大科学目标。 B.潘建伟说,其团队将与欧洲量子通信团队合作进行洲际量子密钥分发,目前已经顺利完成与奥地利格拉茨地面站的对接测试,正在开展量子密钥分发实验,这表明“量子号”不仅可跟中国的设备对接,也可与世界其他国家符合要求的设备对接。
C.单颗低轨卫星无法直接覆盖全球,从实用的角度来说,必须要构建由高、中、低轨道卫星组成的量子星座,就能建立覆盖全球的量子通信网络。
D.2030年左右,我们能看到在国防、政务、金融和能源等领域广泛应用,并与经典通信网络实现无缝对接,推动形成具有国际引领地位的战略性新兴产业和下一代国家信息安全生态系统的全球化的广域量子通信网络的建成。
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5.下列对材料相关内容的概括和分析,不正确的两项是( )
A.量子密钥分发是目前人类唯一已知的不可窃听、不可破译的无条件安全的通信方式。它能够对信息进行一次一密的严格加密。
B.量子隐形传态是量子力学中“最著名却神秘莫测”的方面,它利用量子纠缠,可以将物质的未知量子态,精确传送到遥远地点,而物体本身却不需要移动。
C.中国率先实现的“千公里级”星地双向量子纠缠,在千公里的空间尺度上实现了严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验。
D.“墨子号”在提前完成全部既定科学目标之后,也开启了全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力实验检验的大门,为我国在国际上抢占了量子科技创新制高点,成为了国际同行的标杆。
E.材料一主要围绕量子密钥分发的实现,来报道中国科学家谋划用“墨子号”构建“量子星座”的情况;材料二则从《自然》杂志发表的论文和评论的角度侧重对三大科学实验的完成做了较为细致的说明。
6.根据上述材料,概括说明我国量子通信研究在国际上达到全面领先地位的意义。 答:
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答案精析
1.B [“无法被窃听”错,应该是“窃听必然会被发现”。]
2.CE [C项“在2030年之前继续保持这一领域的世界领先地位”无中生有。E项“一直”错,应该是“目前”。]
3.①发射卫星(构建能覆盖全球的卫星网);②分发量子密钥(完成星地高速量子密钥分发,即由卫星发射量子信号,再由地面接收);③进行量子隐形传态(实现地星量子隐形传态,即由地面发射纠缠光子,再由卫星接收);④建立地面站与量子卫星对接。 4.D [“能看到”过于绝对,应是有希望看到。]
5.BD [B项应是在卡尔·齐姆勒斯看来,这是量子力学中“最著名却神秘莫测”的方面。D项“之后”应为“同时”。]
6.①对最终能够构建完整的空地一体广域量子通信网络体系有巨大意义。②开启了全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力实验检验的大门,为我国在国际上抢占了量子科技创新制高点,成为了国际同行的标杆,实现了“领跑者”的转变。③星地量子密钥分发成果是“令人钦佩的成就”和“本领域的一个里程碑”,毫无疑问将引起量子信息、空间科学等领域的科学家和普通大众的高度兴趣,并导致公众媒体极为广泛的报道。④这些结果代表了远距离量子通信持续探索中的重大突破,这个目标非常新颖并极具挑战性,它代表了量子通信方案现实实现中的重大进步。
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