量子通信,让“矛盾之争”出现了赢家?

教育   2024-08-04 19:27   上海  

“某种程度上来说大自然给了我们一个特别厉害的矛,就是量子计算,但是同时也给了我们防御它的最好的盾,就是量子通信。并且不仅如此,我们还可以从数学上证明这个盾是更厉害的。”


昨日,墨子沙龙携手上海图书馆,在东馆推出了系列科普报告第二场——量子通信将如何改变我们的生活。本次活动由香港科技大学太空科学与技术研究院副院长王一教授主持,同时邀请到了“墨子号”科学应用系统主任设计师任继刚教授,与“墨子号”星载纠缠源分系统副主任设计师曹原教授。三位教授畅谈了量子通信的现状与未来,通过量子通信小品表演、量子加密现场展示等形式深入浅出地展现了量子通信的原理和过程,为观众揭开了量子通信的神秘面纱。



从刀耕火种到如今的量子信息时代,任何信息传递都需要媒介,或者说“信使”。在古代是一个人跑步或者骑马来送信;到了现代,变成用无线电波来传递信息。而在量子通信领域,光子就是信息传递的媒介。


作为量子通信技术必不可少的“信使”,光子究竟长什么样?任继刚教授和曹原教授通过实验室现场照片展示,揭秘了微观量子世界中单光子产生、量子纠缠等现象在“墨子号”卫星的实际实验中所观测到的形态。而对于大家期待的,量子通信技术能否实现科幻小说《三体》中智子的“量子感应”的问题,两位教授表示,虽然很遗憾如今的技术还没有办法实现完全实现《三体》中的科学幻想,但量子通信如今已经能够保证密码分发过程中能够完全不受窃听,这与量子自身的特殊原理密切相关。



为了进一步揭示量子通信安全性的原理,教授们还和小“光子”一起,用红缨枪和旗帜,表演了一场别具特色的量子通信小品——谁在偷听我的密码,现场演示了量子通信如何利用自身物理特性,识破信息“窃听者”,做到高保密通讯。现场掌声笑声不断,气氛非常欢乐。



量子科学家实际做科研是怎样的生活?是否也是同样欢乐的氛围?负责“墨子号”设计的两位教授用丰富的照片分享了他们在海拔5100米之上艰苦环境中的科研经历。青海湖中心“包场”做实验、高原上用拖拉机运输设备、放飞热气球模拟卫星运动、小岛上的延时星光摄影……外场实验苦中作乐的生活之下,不变的是量子科学家门对探索科学边界的坚持和求解量子之谜的初心。



谈及两位教授时如何踏入研究量子科学的道路时,任继刚教授和曹原教授给出了有所不同却又异曲同工的回答。任老师表示,自己从小就严重偏科,上大学以后被“光脑”的科幻概念吸引,一直从事光学相关的研究,后来很幸运遇到了潘建伟院士,从此走上了量子通讯的道路。曹老师则强调了儿时榜样的引领作用:从小阅读《吴健雄传》和《费曼传》等人物传记的经历为自己埋下了小小的种子,所以随后便一直朝着量子力学的领域方向不断努力。



作为“墨子号”的设计师,两位教授从设计师的角度,介绍了“墨子号”下一代卫星的后续科研计划,以及量子技术向光钟、导航等其他方向的应用。此外,老师们也畅想了“墨子号”的未来与我们日常生活之间的联系,并现场演示了量子加密技术如今已有的实物产品:在观众看来摸不着头脑的“对诗”,实际上却是借助量子耳机做到的“加密通话”。现场观众沉浸在量子世界的美妙畅想中,也解开了不少科学谜团,连连发出惊叹声。



量子的最新应用令人直呼神奇,但目前市面上也存在许多打着“量子”旗号的产品,令人难辨真伪的同时,也对如何向公众更好地科普量子科学提出了新的要求。


墨子沙龙刚刚推出的一本新的科普图书《进阶的量子世界》,就是用漫画的形式介绍了量子领域近几年的科研进展,包括量子通信、量子计算和模拟、量子精密测量等。希望为在量子力学领域有更进一步探索需求的公众提供进阶版的量子知识与最新版的量子成果。




讲座最后的问答环节,不少小朋友踊跃举手提问,现场气氛活跃,大部分观众对于量子科学的疑惑都得到了详尽的解答。

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此外,本次讲座同步展出了“神奇的量子世界”特别展览,生动有趣的漫画插图配合简洁明了的文字,吸引了众多大小朋友前来参观学习。本次特别展览为期一个月,欢迎来上海图书馆东馆七楼北侧书架一探究竟!





本次活动由中国科学技术大学上海研究院、上海图书馆阅读推广中心、上海市浦东新区南七量子科技交流中心主办;中国科大新创校友基金会、中国科学技术大学教育基金会、上海市浦东新区科学技术协会、上海市浦东新区科技和经济委员会、六只恐龙科普协办。


本次活动为墨子沙龙和上海图书馆的新合作的第二期,是我们共同推进科学普及和知识分享的重要一步。在未来,我们将携手合作持续推出一系列精彩科普讲座,为公众带来更丰富的知识盛宴,敬请大家期待。


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墨子是我国古代著名的思想家、科学家,其思想和成就是我国早期科学萌芽的体现。墨子沙龙的建立,旨在传承、发扬科学传统,倡导、弘扬科学精神,提升公民科学素养,建设崇尚科学的社会氛围。


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墨子沙龙由中国科学技术大学上海研究院及浦东新区南七量子科技交流中心主办,受到中国科大新创校友基金会、中国科学技术大学教育基金会、浦东新区科学技术协会、中国科学技术协会及浦东新区科技和经济委员会等支持。

关于“墨子沙龙”

墨子沙龙
墨子沙龙是中国科学技术大学上海研究院于2016年起举办的沙龙活动,主要以面向大众的自然科学科普为主,后期还将陆续添加人文、艺术、健康等主题的讲座或讨论内容。墨子沙龙每月一次,邀请国内外知名科学家为大家讲述科学的那些事儿。
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