中國量子通信之父背後的德國故事:從中科大到德國海德堡

vc創業投資 發佈 2023-12-20T03:29:21.896027+00:00

量子通信是一種利用量子力學原理實現安全、不可破解的信息傳輸的技術。它被認為是未來量子網際網路的基礎,也是國家安全和國際競爭的關鍵因素。

量子通信是一種利用量子力學原理實現安全、不可破解的信息傳輸的技術。它被認為是未來量子網際網路的基礎,也是國家安全和國際競爭的關鍵因素。

中國在這一領域已經取得了舉世矚目的成就,不僅成功發射了世界上第一顆量子衛星「墨子號」,建立了全球最長的陸地量子通信網絡,而且還展示了首台光子量子計算機「九章」。

但是,中國量子通信技術的發展並非一帆風順,它背後有著一個不為人知的德國故事。

這個故事的主角是中國量子通信領域的領軍人物潘建偉,他是中國科學技術大學教授、中國科學院院士、國家傑出青年基金獲得者、量子CTek公司的聯合創始人。

潘建偉教授的科學生涯始於1990年代,在中科大完成本科和碩士學習後,他前往歐洲深造,在維也納大學跟隨著名物理學家、2022年諾貝爾物理學獎得主安東·澤林格(Anton Zeilinger)攻讀博士學位並在2003年移居德國海德堡大學(Heidelberg University),成為該校物理系的榮譽教授。

海德堡大學是德國最古老、最負盛名的高等學府之一,其物理系尤其以其在量子物理基礎研究方面的卓越成就而聞名於世。

在這裡,潘建偉教授與來自全球各地的優秀科學家共同探索了量子通信最前沿的應用領域:如何實現跨越不同距離的安全、不可破解的通信。他的研究成果獲得了多項重要獎項和資助。

潘建偉教授對量子通信最基本的問題是:如何利用量子糾纏這一奇妙現象來傳輸密鑰,從而加密信息

量子糾纏是指兩個或多個粒子之間存在著一種超越經典物理規律的聯繫,即使它們相隔很遠,它們也能彼此影響。

如果利用糾纏粒子作為密鑰來編碼信息,那麼任何企圖竊聽或篡改信息的行為都會被立即發現。這就是所謂的量子密碼學。

然而,要實現長距離的量子通信並非易事,因為在光纖或空氣中傳輸光子(光的基本粒子)會遭受衰減和干擾。

潘建偉教授和他的團隊提出了一個解決方案:利用衛星在太空中反射光子,從而繞過地面上的障礙。由於太空中的光子衰減和干擾要小得多,因此可以實現更遠的量子通信。

這一想法在2007年得到了德國聯邦教育和研究部(BMBF)的支持,該部門向潘建偉教授和他的合作夥伴提供了約100萬歐元的資金,用於開展「量子通信衛星」(QCSAT)項目。

該項目旨在設計和測試一個能夠在地球和衛星之間傳輸糾纏光子的原型系統。

潘建偉教授和他的團隊在海德堡大學的實驗室里成功地實現了地面到衛星的量子通信,但是他們並沒有得到德國政府或歐洲航天局(ESA)的支持,將他們的系統發射到太空。

後來,他們團隊轉向了中國,國家正好對量子技術有著強烈的興趣和投入。

2016年8月,中國成功發射了世界上第一顆量子衛星「墨子號」,這是一個歷史性的突破。

該衛星由中科大和中國科學院主導開發,潘建偉教授擔任首席科學家。

「墨子號」利用雷射器和望遠鏡,在地球和衛星之間建立了量子通信鏈路,並實現了跨越7600公里的量子糾纏分發、量子密鑰分發和量子隱形傳態。這些實驗為未來建立全球量子網際網路奠定了基礎。

墨子號的成功引起了國際社會的廣泛關注,也讓潘建偉教授成為了國內科技界的英雄。他被授予了多項國家級榮譽,如國家自然科學獎一等獎、國家科技進步獎一等獎、國家科技創新領軍人才等。(更正:2016年1月8日,國家最高科學技術獎揭曉,中國科學技術大學潘建偉院士領銜的「多光子糾纏及干涉度量」項目榮獲了國家自然科學獎一等獎。)

他還被《自然》雜誌評為2017年度十大科學人物之一,被《時代》周刊評為2018年度百大最具影響力人物之一。

量子通信是中國保護國家安全和信息主權的關鍵技術。潘建偉教授的科研成果不僅為中國的科學發展做出了貢獻,也為國家利益做出了貢獻。

他是中國量子通信網絡的主要建設者之一,該網絡已經覆蓋了北京、上海、西安、合肥等多個城市和地區。

他還是量子CTek公司的聯合創始人之一,該公司是中國最大的量子通信設備提供商,其產品包括量子密碼機、量子隨機數發生器、量子雷達等,廣泛應用於政府部門、金融、能源等領域。

潘建教授偉在接受媒體採訪時表示,他堅信這些新興技術促進科學進步和社會福祉,最終會給人類社會帶來廣泛的利益。

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