Alice和Bob获得了两个随机数序列 ， 它们是完美关联的 ， 也就是同时在两地生成了秘钥 。 注意 ， 在这种方式中你不需要传输秘钥 ， 它是由阿图尔·埃克特（Artur Ekert）最早提出的 。 你需要做的是 ， 首先对原始数据加密 。 比如Alice想要发送一张图片 ， 那么我们将要发送的图片和Alice的秘钥这两组数据混合成一幅图 ， 这就是传输过程中间的加密图片 。 由于采用“一次一密”的加密技术 ， 其他人无从破解这张图到底是什么 。 但是Bob有相同的秘钥 ， 他可以一个比特、一个比特地将这幅图解码出来 。
04 量子隐形传态 量子隐形传态（quantum teleportation） ， 这是一种奇特的量子现象 ， 你们或许听过它 。
在科幻作品中 ， 量子隐形传态大概就是大喊一声：“Scotty ， 传送我”(注：《星际迷航》中的经典台词) 。 那你们知道为什么在电影中会这么拍吗？电影中这么拍是为了节省制作成本！一艘飞船到达地面 ， 你看着它着陆 ， 拍摄这样的场景是很贵的 。 但是拍摄一束光把人传过去的场景就不贵了 。
电影中的设定是扫描信息、传输信息 ， 然后重组物质 。 这个设定已经被很多人批评 ， 因为这是不可能实现的 。 由于量子力学原理 ， 如果你只有一个系统 ， 我们是无法获得系统的所有信息的 。 海森堡 ， 量子力学奠基人之一 ， 说“不可能完全测量出系统状态的全部信息” 。 所以电影制作人私下里发明了“海森堡补偿”的概念 ， 当然这实际上并不存在 。
正如海森堡所说 ， 你无法完整的测量出要传输的初态的信息 ， 而量子隐形传态妙就妙在：你并不测量要传输的初态 ， 你仅仅只是利用了纠缠 。 借助量子纠缠 ， 我们可以将未知的量子态传输到遥远的地点 。 1997年 ， 我和同事首次完成了量子隐形传态的原理性实验验证 ， 实验非常成功 。 潘建伟也是这一个实验的重要参与者之一 。
在最初的实验中 ， 我们所实现的传输距离很短 。 后来 ， 我们又完成了跨越多瑙河的量子隐形传态实验 ， 以及非洲加那利群岛之间的远距离纠缠和隐形传态实验 。 岛屿之间的距离是百公里左右 ， 在很长时间内这都是纠缠分发的最长纪录 。 现在很显然 ， 它被“墨子号”量子卫星打败了 。
墨子是中国古代的一位哲学家 ， 他是第一个证明光沿直线传播的人 。 你可能会说 ， 这不是很显然的吗？但它是需要证明的 。 “墨子号”量子卫星的命名就是为了纪念他 。 通过“墨子号”量子卫星 ， 科学家们不仅实现了千公里级的纠缠分发和量子隐形传态 ， 还实现了第一个洲际量子通信实验 。
05 未来可以做什么 中国在远距离量子通信领域已经领先于世界 。 通过“墨子号”量子卫星以及上海和北京之间的量子“京沪干线” ， 他们在千公里级距离上实现了纠缠分发和量子通信 。 全球性量子网络的远景也很令人振奋：地面上 ， 我们有局域网 ， 通过空气和光纤来传播光子；然后建立地面和量子卫星的联系 ， 从而把信号传到世界上任何一个地方 。 我们也想在欧洲建立一个量子网络 ， 不过尺度比中国的要小得多 。
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