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量子卫星升空之后看量子点技术如何续写科技强国-【新闻】

发布时间:2021-09-13 18:55:09 阅读: 来源:玻璃粉厂家

虽然编者不是什么天文爱好者,对于宇宙天体的了解也是相对甚微。不过这段时间倒也是一直关注国家的科技重大项目:全球首颗量子科学实验卫星,跟进着时事焦点。可能吸引我的并不是“全球首颗”,这种特立独行的关键词,而是作为我国量子通信研究技术来说,昨天凌晨发射的量子卫星“墨子号”,的确拥有它的特殊价值。小小的卫星,其身体承载的潜力却是无限放大的,也是如此才让世界科技界翘首瞻望。

如果说2016年8月16日1时40分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星(简称“量子卫星”)发射升空,它代表着什么意义,可能在外人看来,仅仅只是一次发射任务的圆满成功,但是对于量子卫星、量子技术再到量子通信而言,借助卫星平台,进行星地高速量子密钥分发实验,并在此基础上进行广域量子密钥网络实验,以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破。

有人说这次我国在量子卫星上的突破,不只是一次技术上的飞跃,更会在量子通信千亿市场起到一个很好的催生作用,将会引发世界新一轮的通信技术研发竞争。而且站在通信技术领域而言,尤其是量子通信产业链,包括元器件、通讯设备、量子通信网络运营及专网应用服务四个环节都会重新燃起别样的生机,话不花俏,情况也很属实。

量子发展:不积跬步无以至千里

其实对于量子通信技术,我们还是要追溯到量子力学,因为它的出现,的确推动了激光、半导体以及更多先进技术的成长和出现。我们可以回顾一下过去,传统的量子原理产生的器件,往往都偏向于经典的器件,而量子信息技术是直接利用量子的性质研制出的量子器件,而不是经典器件。这个量子器件的功能要远远超越经典器件的物理极限。

量子通信从学术上说是通过量子网络把量子信息传递过去。如果有两个量子网络,我们就可以构成联网,把所有的网络全连起来,就实现了一个量子云计算,这种功能将会比我们现在电子计算机为基础的计算网络功能要强得多。不过由于量子通信在技术突破以及产业化上有着相当大的难度,因此还需要长时间的探索与研究,难以在短时间内得以实现。

不过有一个我们可以肯定的是,量子信息技术可能会成为对人类带来最大冲击的新技术。很显然量子技术在量子模拟机、量子计算机、量子通信、量子密码、量子传感等多个领域是有广泛应用。而且有别于其他领域来说,量子技术将会率先在信息安全以及传感器领域得到应用。而显而易见的出口,肯定行走在量子通信这条道更简单一些。

其实作为憧憬着量子通信产业的蓝海规划,早在去年年初就已经开始了。基于信息安全的强烈需求,分析人士认为量子通信未来的潜在市场空间巨大,保守估计将达到千亿元级别。而且部分证券研究的报告称,量子通信在军事、国防、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景,不仅可用于军事、国防等领域的国家级保密通信,还可用于涉及秘密数据和票据的电信、证券、保险、银行、工商、地税、财政等领域和部门,而且技术又相对成熟,未来市场容量极大。

量子进阶:破茧成蝶企业依然缓慢

“十三五规划建议”要求部署一批体现国家战略意图的重大科技项目,量子通信首当其冲。在我国大力支持高科技战略新兴产业发展的现阶段,以量子信息技术为代表的高尖端领域料将迎来蓬勃发展时期。就目前而言,对于国内量子通信有关的研究技术,以及产业化的发展趋势还是比较领先于国际的,虽然国内的起步晚,但是选择的起点高,而且行走的阶段短,发展的速率快,在“弯道超车”上是顺利实现的,而且量子保密通信城域网技术已经成熟并达到商用水平。

而且概念一经抛出,对于落实来说就不在是空谈了,我国多地也有量子通信领域的科技型企业正在抢滩布局。国内工商银行、阿里巴巴等企业也积极展开量子通信相关的应用,带动了整个行业的产业化发展。而且对于这次成功发射卫星后,似乎还要再发射多颗卫星。到2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子密钥分发,届时连接亚洲与欧洲的洲际量子通信网也将建成。到2030年左右,将建成全球化的广域量子通信网络。

打造一个广阔的量子通信的未来,的确是高瞻远瞩的,但是量子通信仍处于商业化应用层面的初级阶段,而量子计算则还停留在研究测试期。国内涉及量子信息领域的企业尚为数不多,现在也仅仅是国家率先完成了领跑的工作,格局尽管打开,产业前景同样也可期,只是对于初出茅庐的企业来说,还需要调整和适应,所以整体进阶方面还有待提高。

如果说以上只是站在通信角度来解读量子更新迭代,离人们相遥远和高悬,那么量子点技术逐渐渗透人们当中,则是更好的推动了量子科技的发展和推广。尽管量子点显示技术走入了人们视线之内,但是有一点要声明的是,作为业内人士可以理解外,普通人还只是肤浅的有一个概念。所以包括前景和原理在内,似乎依然是天方夜谭。很显然,对于国家来说量子通信、量子卫星可以完成千万资产市场的投入,而量子点是显示技术领域的重要创新,决定未来显示行业的格局,有专家表示,中国企业在这一领域绝不能掉队,加强公众对量子点技术的认知度和接受度迫在眉睫!

那么到底什么是“量子点”,它和我们所认识的量子技术,有什么关联或是区别呢?我们都知道,LCD面板的成像原理可以概括为两张玻璃基板之间加入液晶分子,通入电压后分子排列发生曲折变化,屏幕通过电子群的冲撞,制造画面并通过外部光线的透视反射来形成画面。液晶本身并不发光,需要配备高质量的CCFL冷阴极背光灯形成明亮的图像。随后,背光源由CCFL改为LED背光源,便成为了我们常说的LED电视。

与此同时,量子点正在致力于改变产业发展路径。对于中国彩电行业来说,植入液晶电视当中的一个新名词“量子点”正在以领跑者的身份,开始和量子通信一样,在这个科技道路上,并驾齐驱。作为量子点电视的开拓先锋,TCL正在投入很多资源进行QLED器件的研发,同时承担了科技部“十三五”规划当中QLED显示器件的产品项目,不仅在电视色域大幅增强了40-50%,能源效率也提升了15-20%。

量子安全:人无远虑扰近忧也可防

电子通信时代,信息安全脆弱的像一层窗户纸,基于计算复杂度的经典加密体系一次次被破解,绞尽脑汁的信息加密最终可能沦为形同虚设。而作为量子密钥分发,也就是大家所认知的量子通信,依靠光子的改变,就能辨别误码是否产生,从而确定窃听的情况是否出现。也因此量子通信解决了传统通信加密算法易被破解和传输过程易于被监听两大难题,理论上讲量子通信是无条件安全的,对于信息安全来说,起到强有力的保障。

虽然通过量子通信构建安全保障的互联网是在合适不过,不过具体的保障措施,好像对于局外人来说,和天书没区别。其实说的简单点,量子密钥分配其实依旧依托于光纤通信,而单光子具有不可分割性是量子密码安全性的物理基础。因而量子密钥分配并非颠覆经典通信,更像是给经典通信增加了一把量子密码锁。而且现在落地的产业化其实采用的都是量子密钥分配,和量子隐形传态无关,虽然量子密钥分配和量子隐形传态都被称为量子通信吧。

到底量子通信怎样保障信息安全?因为光子具有不可分割性。在单光子发射的情况下,窃听者不可能将光子切成两半,拿走一半获得密钥,一半传输给接收方。因为光子不可能被准确的复制,所以窃听者无法通过复制光子获取信息,窃听者无法将一个光子变成一模一样的两个光子,或者无法将光子信息读取出来后将光子再发出去。一个未知的量子态是唯一的,接收者如果接收到了了准确的光子,那么窃听者就拿不到任何信息。

相比之下,量子点技术在安全性上,就要比量子通信更简单易行一些。我们都知道,量子点技术广泛应用于显示技术上,虽然LCD显示技术拥有众多优点,但也并非完美无缺,所以就需要填补这一块缺陷,来解决问题并提升更高的安全性,依靠人造的半导体纳米材料(量子点)每当受到光的刺激,量子点便会发出非常纯净的有色光线,使用量子点材料的背光源是目前色彩最纯净的背光源。

有人说量子点是不是会造成癌变的产生,其实对于安全性,TCL多媒体CTO陈光郎介绍,量子点可将有毒元素镉转换为安全和环保的硒化镉,减少环境污染。其次,硒化镉一旦形成便很难分解成单独的镉和硒,因此硒化镉不具备生物可利用性,而且它与镉不同,不会在体内蓄积。最后,显示屏中使用的硒化镉含量非常低,一般的硒化镉显示屏仅含有1.5毫克镉。

量子市场:通信网络服务有望瓜分

最近几日,工信部发布了上半年我国通信业经济运行情况。报告指出,截至6月30日,我国电话用户总数达到15.19亿户,其中移动手机用户总数为13亿,普及率达94.6%。移动宽带用户总数为8.38亿户,占比达64.4%;值得注意的是,在今年上半年,我国4G用户数高速增长,净增1.83亿户,总数达到6.13亿户。在互联网方面,至第二季度末,移动互联网接入流量累计达37.5亿GB,同比增长123.9%,固定宽带接入时长达28.2万亿分钟,同比增长17.6%;智能手机出货量达到2.09亿部,同比增长5.3%,物联网终端用户达到8237.9万户,同比增长46.8%。

数据显示,互联网接入流量高速增长的同时,物联网行业也呈现了腾跃趋势,互联网经济与网络物流深度融合,促进了社会经济发展。而自去年年底,苹果和中国银联联合宣布,Apple Pay将正式登陆中国,正式投入使用后,中国银联卡持卡人可以将他们的银联卡添加到iPhone、Apple Watch以及iPad上。从这一点上看,在未来的5年内,量子通信将会服务于消费者的网上转款和支付。全国性的组网建设将由运营商主导,量子网络标准将建立。而且预计2020年量子通信能够做到公网通信的2~3%,达到百亿左右规模。随着更多城市、城际干线启动,将引入更多商业化运作,带动量子通信网络建设和运营需求,到了2023年有望建成全国量子通信网。最终,量子通信模块被集成进信息产业的基础设施。

量子通信得到前所未有的发展和突破,作为量子技术的另一个关键性科技,量子点同样有超高的价值,TCL于2014年推出量子点电视,率先开始了量子点在国内的市场化试探。尤其今年,TCL推出了QUHD量子点电视之后,更是在音画质等方面取得了重大突破,推动量子点民用化、商用化和市场化落地。根据国内权威的泰瑞特实验室公开检测结果显示,QUHD电视核心指标远超全行业,特别是色域覆盖率是大数据库中值、峰值亮度超越行业平均水平77.9%、色彩亮度超越行业平均水平26%,有力地证明了量子点显示技术的优越性。

写在最后:

虽然“墨子号”的升空,让人类认知的触角向未知领域扩散延伸,但是这仅仅是发展的一小步。不积小流无以成江海,《“十三五”国家科技创新规划》部署了量子通信、量子计算、量子点、脑科学和类脑研究等超前技术,更加注重前沿性、引领性,也更加关注颠覆性技术对产业变革的深刻影响。量子技术需要从虚无缥缈到脚踏实地,而量子卫星的成功发射也是一个重要的契机,为量子通信、量子点灯领域的技术强国,中国正从经典信息技术的跟随者,转变成未来信息技术的并跑者乃至领跑者。随着电子信息技术的飞速发展,以量子效应为基础的量子科技,必将会崭露头角。

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