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如何把握住幸福：量子通信的新突破

南京大学的祝世宁院士及其团队经过多年努力，终于实现了基于无人机的量子纠缠分发，研发出全球首款量子通信设备的无人机。这架重约35公斤的无人机，被誉为全球首架量子无人机。

该无人机能维持两个空对地连接的量子纠缠状态，并且具备强大的防窃听功能，信号传输也非常稳定。搭载的解码钥匙将作为保护信息安全的重要屏障，几乎不可能被破解。这是量子通信发展的一个重要里程碑。

传统无人机通常使用无线电或电磁波作为信号传输手段，很容易受到电子干扰，导致信号被拦截并解码。一旦编码被破解，信息泄露，无人机就会面临被敌方捕获的风险。例如，2011年12月，伊朗利用俄罗斯版无人机技术侵入了美国的RQ-170无人侦察机，通过扰乱GPS定位系统使其降落在伊朗境内。在叙利亚战场上，俄罗斯也曾利用强电波干扰技术，使叛军的无人机失去控制。

在俄乌冲突期间，双方频繁使用无人机攻击对方的人员和设施，显示出无人机在战场上的巨大威力。中国自主研发的量子通信装置，一旦应用于军用无人机，将极大提升其在战场上的表现。

2016年8月16日，我国成功发射了世界上第一颗量子卫星——“墨子号”。2017年1月18日，“墨子号”完成了4个月的在轨测试，开始进入正式运行和实验阶段。墨子号的成功发射和实验任务的顺利完成，使得中国成为首个实现卫星与地面之间量子通信实验的国家。

墨子号卫星的主要任务包括：

1. 星地高速量子密钥分发实验。2017年，星地量子密钥分发的成码率达到了10kbps级别，成功验证了星地量子密钥分发的可行性。目前，经过系统优化，密钥分发成码率已经提升至100kbps级别，具备了初步的实用价值。

2. 广域量子通信网络实验。2018年1月，中国科技大学与奥地利科学院合作，利用“墨子号”量子卫星实现了7600公里的洲际量子密钥分发，并利用共享密钥技术，完成加密数据传输和视频通讯。这标志着中国成功实现了洲际量子保密通信，具有重大的战略意义。

3. 星地量子纠缠分发实验。“墨子号”量子卫星在国际上率先实现了千公里级的量子纠缠分发，并在此基础上首次实现了空间尺度严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验，为未来开展大尺度量子网络和量子通信实验研究奠定了坚实的技术基础。

4. 地星量子隐形传态实验。量子隐形传态采用地面发射纠缠光子、天上接收的方式，“墨子号”量子卫星过境时，与海拔5100米的西藏阿里地面站建立了光链路。地面光源每秒产生8000个量子隐形传态事件，实验通信距离从500公里到1400公里，所有6个待传送态均以超过99.7%的置信度超越经典极限。

目前，“墨子号”量子卫星已经圆满实现了预定的全部科学目标，取得了多项重要成果，为我国继续引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验奠定了坚实的基础。

中国在量子通信技术方面具有显著优势，尤其是量子隐形传态和量子密钥分发技术，这些技术可以保障网络信息安全。中国已经研发出全球首颗量子科学实验卫星，并建设了全球第一条量子保密通信骨干网，从而在这一领域长期领先于美国和日本等发达国家。

在量子计算领域，尽管美国仍处于领先地位，但中国也取得了不少重要成果，只是该领域整体离实际应用还有一段距离。而在量子信息理论方面，欧美仍然领先，中国需要进一步加大对理论研究的投入。

美国国防部将量子计算视为关键武器，特别是在信息和太空作战方面。美国防部认为量子计算有可能改变信息和太空作战格局，已将其列为优先投资领域。此外，美国也在密切关注其他国家在量子技术方面的进展，包括英国、欧盟、加拿大、澳大利亚和以色列等国的相关项目。

量子技术的竞争已经开始，正在从概念走向现实应用。