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日新月异的大家族
“2017年,你好！”
“欢迎来到新的一年！”
在浩瀚的宇宙空间中,是谁在发出这些“新年祝福”?原来是一颗颗人造卫星！它们来自不同的国家,各自擔负着不同的任务.有的是通信卫星,负责为我们传递手机信号；有的则是气象卫星,24小时不间断地为人类监测着大气层的变化等“一年又一年,我们的人数越来越多啦！”一颗负责为船只导航的“子午仪”卫星高兴地说.
“是啊.”离它不远处的一颗老通信卫星感慨地说,“想当年,我坐着火箭飞到太空里时,这里空荡荡、黑乎乎的,就好像一片杳无人迹的荒原.现在,这里有了越来越多的伙伴.说明人类的科技发展得多快啊！”
“而且,它们中有的还带着特殊的任务呢！”一颗负责传送电视信号的卫星用一根天线指了指远处的两颗军用侦察卫星.它们都默不作声,忠实地记录着自己截取到的每一段无线电波,将它们作为情报,输送给地面的控制人员.
“别看它们搞得那么神秘,其实都是老皇历啦！”“子午仪”不以为然地说,“去年新来的那颗‘墨子号’才是人类最尖端科技的代表！”
“对对对.”电视卫星兴奋起来,“它是一颗‘量子卫星’,这可是咱们卫星家族中的全新成员！”
量子“新”星
“你们好！”说曹操,曹操到.“墨子号”带着两片闪亮、宽大的光翼,缓缓地沿着弧形轨道飞过来了.“祝你们新年快乐！”
“也祝你新年快乐！”三颗卫星向它发出了新年祝福.之后,“子午仪”抢先问道：“听说,你是一颗‘量子通信卫星’?”
“是的.”“墨子号”回答.“我的任务是和地面已有的光纤量子网络结合,实现量子通信.”
“量子通信?”老通信卫星吃了一惊,“那不是爱因斯坦设想中的未来科技吗?没想到已经要变成现实了?”
“还差一点点.”“墨子号”谦虚地说,“我这次来到太空中,主要是作为一次科学实验.是否能成功地实现和地面的通信,目前还是个未知数.”
“量子通信是怎么回事呢?”电视卫星好奇地问.
“这是因为,在量子世界中存在一种‘心电感应’的现象.在人类看不到的微观世界里,两个粒子就好比双胞胎一样,当哥哥感到高兴时,弟弟也会跟着高兴；而哥哥感到痛苦的时候,弟弟同时也会痛苦.不管它们相距多远,只要其中的一个发生变化,另一个就也会发生相应的变化.但为什么会这样?科学家们直到今天还没搞清楚.
“然而,利用这个现象,人们却可以传输信息.就像科幻故事中描绘的超时空穿越一样.在一个地方神秘消失的东西,又会在另一个地方神秘出现.这就是量子通信的原理.”
“也就是说,只要把信息储存在量子形态里,就可以进行这种通信传输.”老通信卫星点了点头,“真是不可思议的高科技！”
跨越时空的通信
见电视卫星和“子午仪”都听得津津有味.“墨子号”继续向它们解释：“这种量子形态的信息,第一个特点就是它的信息量很大,就连最先进的5G、6G网络也比不上它！而且,量子通信完全环保,不会产生任何电磁辐射污染.”
“不但如此,用这种技术还能够穿越时空！”老通信卫星补充道,“两个光量子无论相隔多远,它们的‘心灵感应’都是无法被切断的.所以,即使一个光量子被发送到了几光年乃至几十光年之外的外星系,人们仍然可以通过另外一个来了解它的状态.这样,就可以实现和遥远恒星系统的通信了！”
“到了那天,我可要把地球上的电视节目传给外星人看看！”电视卫星笑着晃了晃自己的天线,“保证让它们也开始追地球上的电视剧、动画片！”
“不过,目前那一天距离我们还很遥远.”“墨子号”摆动着自己的光翼,“我的第一步,需要先解决地球上的信息传输问题.科学家们已经发现,如果量子信号通过光纤来传输,最多传出一两百公里远就会失去信号,而通过宇宙空间可以传递几千公里.另外,受到地面条件的限制,很多地方无法铺设量子通信的专用光纤.因此,若想实现覆盖全球的量子通信网络,使用卫星传输是最佳的方案.”
“这么说,你肩负的任务真是至关重要！”“子午仪”发出了感叹.
“是啊.因为现在,人类制造的量子通信卫星运行轨道较低,覆盖面积小.如果要在全世界范围内实现通信畅通,大约需要 20 颗卫星.可以说,我是作为‘先遣队’,来这里探路的.”“墨子号”自豪地说.
中国尖端科技的骄傲
“你的名字叫‘墨子’,这么说,你是来自中国的啦?”电视卫星问道.
“是的.”“墨子号”点了点头,“我是中国人自主研发的量子通信卫星,并用长征-2D运载火箭将我送入太空.目前,中国科学家已在相距300公里的地面成功进行了量子传输实验,我的任务是把这个实验带到外层空间.如果顺利的话,我将和地面控制人员精密合作,建立起一个连接卫星和地面的远距离量子科学实验平台.”
“没想到,中国的科技水平已经这么发达了！”“子午仪”心悦诚服地表示.
“确实.要知道,在太空里进行量子科学实验非常复杂,对实验设备的要求也超乎寻常的高.例如,在我飞行的过程中,我携带的两个激光器要分别瞄准两个地面站,同时传输量子信息.甚至在穿越大气层后,也要保证光子的精确对接.这种跟踪技术,国际上还没有哪个国家成功地实现过！”“墨子号”充满自信地说.“未来,我们还要发射更多的量子通信卫星.到2020年,我们将建成连接亚洲和欧洲的洲际量子通信网络,争取早日把爱因斯坦的设想变成现实！”
无法破解的密码
“不过,现在国际形势这么复杂,保证信息的安全可是第一重要的！”老通信卫星向后瞄了一眼那两颗侦察卫星,“如果你的信号被拦截或窃听,那就等”
“不用担心,以量子形态保存的信息是非常安全的.”“墨子号”笑着回答,“传统的信息加密,靠的是设计一个复杂的算法.但是只要窃取者的计算能力足够强大,再复杂的保密算法都能够被破解,所以不能做到绝对安全.但量子通信的原理完全不同.作为光的最小粒子,每个光量子在传输信息的时候,不但无法被分割,而且还不可能被完全复制.所以,这些信息是不可窃听,更无法被破解的.”
“哟,这么厉害！”电视卫星和“子午仪”听得目瞪口呆.“这下,那些间谍、 不是要失业了吗?”
“另外,在信息的传输过程中,我们还设计了一种量子密钥.它是用具有量子态的物质做成的密码.在传递信息的过程中,量子密钥一旦被截获,它的状态会立刻发生改变,使截获的人只能得到无效信息.而信息的发出者也能立刻察觉,立即对密码进行更换.”“墨子号”胸有成竹地点点头,“也许,将来当量子通信建成的那天, 真的会失业呢！”
“太了不起了！”卫星们都欢呼起来.在新的一年里,让我们先预祝“墨子号”能胜利完成自己肩负的使命,用来自中国的科技和智慧开创出一条通往未来量子通信网络的道路！
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参考文献：
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