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《科学美国人》评2016年十大创新技术:碳呼吸电池、量子卫星、万能抗病毒药……

时间:2016年12月05日 信息来源:《环球科学》 点击: 【字体:

“改变世界”这个词已经被用滥了,但对晶体管、万维网和手机这类发明,要形容其撼动世界历史的影响力,还有别的合适词语吗?的确有一些创新改变了历史的方向。本文介绍的碳呼吸电池、手术机器人、量子卫星和另外七种创新能否产生相似的效果呢?现在下结论还为时尚早。大多数创新方案最终都失败了,最伟大的创意往往也伴随着最高的风险。但一个创意从引人发笑到变成大势所趋,往往用不了多长时间。而其中有一些,显然会带来变革。

——《科学美国人》编辑部


量子卫星

量子密钥的天基传输可能会让“不可攻破”的互联网变为现实。

要建立绝对安全的加密方法,并不需要比铅笔和纸更高级的技术:只要选择一串随机的字符和数字,用作加密信息的密钥。把这个密钥写在一张纸上,用一次之后把纸烧掉就行。关键是要确保没有人能拦截或篡改密钥。而在互联网上,窃取或篡改密钥的事情一直没断过。量子密钥分发(Quantum-key distribution,QKD)可以解决这个问题,该方法会从纠缠光子中生成一个一次性密钥。纠缠光子即量子状态相关联的光子,如果其中一个光子受到扰动,另一个光子也会立即受到影响,无论它们之间的距离有多远。量子密钥分发的问题是,没人知道如何长距离传输纠缠光子。然而今年8月,中国科学院成功将世界第一颗量子卫星送入轨道,为解决这个问题迈进了一大步。

中国科学院的项目名为量子科学实验卫星(QUESS),是与奥地利科学院合作的项目。该项目利用卫星向中国境内相距1200千米的两个观测站传输量子密钥,这一距离是目前最远传输纪录的8倍。原纪录是由《科学美国人》顾问、奥地利物理学家安东·蔡林格(Anton Zeilinger)的团队于2012年创造的。天基平台(space-based platform)是长距离传输的唯一选择,蔡林格说:“地面上找不到能看到1000千米之外的地方。”现在,蔡林格正与他从前的学生、QUESS项目首席科学家潘建伟合作。

如果中国研究人员创造了量子密钥传输距离的新纪录,那么未来的卫星就能提供一个轨道平台,建立起不可攻破的“量子互联网”,物理定律可以确保加密数据包的绝对安全。蔡林格解释说:“我们希望能建立洲际量子通信,这不再只是个科幻概念,而是未来的计算机彼此沟通的一般方式。”

  

(作者:佚名)
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