量子通信衛星和一般衛星的區別在哪?對物理學驗證有怎樣的意義?
題目是,量子通信衛星和現在的衛星的區別在哪裡?對驗證物理學的意義是什麼。
我的研究方向是量子信息,應該可以回答一下這個問題。
首先,量子科學衛星,是我國發射的第二顆科學衛星,第一顆是去年發射的暗物質衛星。我們說科學衛星,本質上也就是一顆衛星;和我們說的其他衛星的區別,是科學衛星的主要目標是做科學實驗,而之前發生的衛星主要目標是為國計民生或者軍事國防服務。那可想而知,等我們有能力去發一個衛星的時候,首先想乾的事是什麼呢?首先想我們可以用衛星去拍雲圖,去做天氣預報;然後我們可以去高分辨成像,繪製地圖,或者去監測農作物的成長等等。在這些需求滿足之後,在大家不缺吃穿的時候,我們會想,我們是不是可以用衛星去做一些科學實驗,去探索新的未知的科學現象?這也是中國最近和未來,將發射的一系列科學衛星的目標。
科學衛星的研究主題其實大部分是星空、暗物質等等面向宇宙的探索。而量子科學是一顆蠻特殊的衛星,它研究的主要科學問題是量子現象。(這裡附著一句,大多數衛星研究天體肯定不是因為國家不重視其他的學科,而是大多數學科主要研究的問題在地面就可以解決,不需要發射一顆衛星來研究)量子現象,我想其他答案裡面,也有一些回復。量子科學衛星主要的研究問題大概包括,量子糾纏、量子密鑰分發等幾個主要的量子問題。讓我們回想量子力學,研究的問題實際上是非常微觀情形的物理學;而量子糾纏是一種特殊的量子態,量子糾纏具有一些量子力學特有,經典物理中不存在的物理現象。比如量子糾纏態可以破壞貝爾不等式,而任何經典態都是滿足貝爾不等式的。以往的物理學實驗都是在一個實驗室進行的量子態分發,進行量子態測量驗證量子力學的正確性。我們知道在不太遠的距離,量子力學是成立的;那麼,在更大尺度上,比如中國到歐洲這麼遠的距離上量子力學是不是成立的呢?量子科學衛星就可以進行這樣的實驗,在非常大的尺度上研究量子力學是不是正確?是不是有什麼新的特性。量子科學衛星進行了另外的實驗,應該會包括量子密鑰分發。量子密鑰分發,是一種安全性基於量子力學的密鑰分發方式,可以獲得非常高的安全性;但是一般情況下,密鑰可以分發的距離有限。通過衛星我們可以進行更遠距離的量子密鑰分發,比如說在衛星上進行中繼,並且配合地面網路,可以實現全球的量子密鑰分發網路。
簡單的說,量子科學衛星,量子實驗是由衛星上的載荷完成,衛星本身和以往的衛星沒有什麼區別。量子科學衛星可能驗證量子力學,也可能發現新的現象。究竟結果如何我們現在還不知道,但就是因為還沒有人知道結果我們才要去做。科學最重要的就是探索未知,去做全世界大都不知道的事情。
量子通信用的是單光子的不可複製性,使得信道實際上用了個一次性密碼本來傳遞信息,這樣信息的傳遞是絕對安全的,監聽量子通信所能獲得的信息為0(注不過要確認雙方身份)。
參考Quantum teleportation
現在這東西只能晚上使用(白天陽光太強),晚上光子成功到達的可能性也很低,只有1/100k,需要特殊糾錯機制,所以速度不快,信息量不大,可以用來傳輸密鑰,或者極其關鍵的信息。
通過這個量子通道(和傳統信道輔助),實際上雙方獲得了完全隨機的一次性密碼本,然後雙方可以安全地通過傳統信道進行傳輸數據了。
本質的區別,一個是無線電,另一個連科學家都不知道是神馬情況!
量子通信衛星=普通衛星+量子光源+單光子檢測器+空間光通信鏈路輔助設備, 大致的
謝邀。我覺得需要對這個問題進行一點闡述,主流媒體的報道有些用詞不準確。
題目是「量子通訊衛星和一般衛星的區別在哪?對物理學驗證有怎樣的意義?」
首先,既然題主問的是量子通訊衛星和一般衛星的區別在哪,還是想說一下衛星(皆指人造衛星。)一般包含有效載荷和工作平台兩個部分,有效載荷指的是直接實現衛星應用或者研究價值的各種儀器設備,至於工作平台通俗的來講就是維持這個設備在繞地運動的載體。就好比我們可以在火車裡用手機發微信或者用相機照窗外的景色一樣。這裡的火車就是工作平台,同一個工作平台可以運載不同的有效載荷(手機或相機),手機可以與不在火車上的人傳遞信息,相機可以獲取窗外的景色。同樣按照功能區分,我們有通訊衛星(類似手機傳遞信息)和氣象衛星(給地球照相)等多種多樣的衛星。
回到題目中所謂的「量子通訊衛星」,這個名稱是需要進一步說明的,我不清楚現在有哪個國家發射或者預計發射「量子通訊衛星」。如果大家討論的是「墨子號」,那麼其正式名稱是「量子科學實驗衛星」。正如目前最高贊答案yang(不會@。。。)里一直提到的「量子科學衛星」。我們這裡指的量子,主要是其傳遞信息的方式,當然以後也許會有基於量子通信技術的通訊衛星,「量子通訊衛星」需要更加明確的定義。
後面的我就強答了,就按照量子科學衛星,也就是以「墨子號」為藍本說明了。按照用途來講,我們的「墨子號」是我國發射的第三顆科學實驗衛星,第一顆如yang的回答,第二顆是實踐十號衛星(微重力科學),它是為了探究(參考世界首顆量子衛星「墨子號」發射圓滿成功)「量子衛星的主要科學目標是藉助衛星平台,進行星地高速量子密鑰分發實驗,並在此基礎上進行廣域量子密鑰網路實驗,以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破;在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態實驗,開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。」
至於對物理學的驗證主要在於量子糾纏性。
前者是理論上的絕對安全。
區別就在於傳播和接受信息的方式和載體不同,一種是電磁波的發射和接收,一種則是量子態的遠程傳輸。
成功掌握的話,那不僅是對量子力學的驗證,應用更相當炫酷。
謝邀,量子通信衛星和經典(或一般)衛星相比,量子通信衛星是基於量子力學的基本原理,如量子糾纏,最大的一個特點是量子密鑰分發,不同於經典的加密特性,安全性比一般衛星更高
中國這次發射的墨子號如果能夠實驗成功,意義很大,說明我們國家的衛星通訊技術正在大踏步前進
這世界絕對保密,不可破解的通信方式就是,--------------------不通信!
量子衛星發射的是量子另一個是無線電在軍事上的作用很大相當於民用的加密電話物理上的作用也只是讓別人知道讓別人知道量子的傳導作用
並行運算+通訊安全(`●__●ˊ)/ 聽新聞上說的。。。
如果是用量子糾纏來傳數據的話,還要神馬衛星,真是逗比。
頂大是端-端之間用點所謂的量子加密。
收發環節不可能有大的提升,能想像得到現階段可用的傳輸載體還是電磁波和光,僅是因為編碼調製環節用了量子技術,不必學量子力學,懂點通信原理就能知道,帶寬和延遲不會有所改善。
我等就不必YY了。
認個錯,加菲點出這想法的「土鱉」。製備出來的qubit是需要介質傳輸的,多謝了!
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