0365 超级工厂
作者:如羊      更新:2020-04-17 09:38      字数:2616

去年8月升空的全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”,为通过太空“量子传密”提供了可能。实验表明,在1200公里通信距离上,星地量子密钥的传输效率比地面光纤信道高1万亿亿倍,卫星平均每秒发送4000万个信号光子,一次实验可生成300千比特(kbit)的密钥,平均成码率达1.1千比特/秒(kbps)。

星地量子隐形传态是“墨子号”的另一个重大科学目标。“墨子号”过境时,与海拔5100米的西藏阿里地面站建立光链路,地面光源每秒产生8000个量子隐形传态事例,从500公里到1400公里的距离向卫星发射纠缠光子。实验表明,所有6个待传送态均以大于99.7%的置信度超越了经典极限。

潘剑伟院士说,至此,“墨子号”三大既定科学目标均成功实现,为华夏未来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前沿研究,奠定了坚实的基础。

量子通信如何实现安全、长距离、可实用化,是最大的挑战,全世界这一领域的科学家为之奋斗了几十年。

最直接的方式是光纤传输。但由于量子很“脆弱”,用光纤传输的距离有限:量子通过地面光纤传输的损耗很大,也不能像传统通信一样进行“信号放大”。

“光信号经过外太空的损耗很小,可以扩展量子通信距离。”华科院魔都技术物理研究所研究员、量子科学实验卫星工程常务副总师王建宇说,同时,由于卫星具有方便覆盖整个地球的独特优势,是在全球尺度上实现超远距离实用化量子密码和量子隐形传态最有希望的途径。

从本世纪初以来,这个方向就成为国际学术界激烈角逐的焦点,但难度也非常大。王建宇曾打过一个比喻:星地之间的量子联通有多难?就好比在万米高空往地面的一个存钱罐里扔硬币,需要准确地将硬币掷入储蓄罐的狭小入口。

潘剑伟团队的研究一直走在世界前沿。对于此次公布的成果,《自然》的物理科学主编卡尔·济耶梅利斯用“非常兴奋”来形容:研究团队用相互纠缠的光子安全传送了至关重要的量子密钥,“量子密钥是保障通信极高保密性的关键”。

“这一成果为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了可靠的技术基础。”潘剑伟说,以星地量子密钥分发为基础,将卫星作为可信中继,可以实现地球上任意两点的密钥共享,将量子密钥分发范围扩展到覆盖全球。

“将卫星、地面站和城际光纤量子通信网互联,可进一步构建覆盖全球的天地一体化保密通信网。”潘剑伟说。

量子隐形传态虽然不是传统意义上的“瞬间传送”,但为未来开展空间尺度量子通信网络研究以及空间量子物理学和量子引力实验检验等研究奠定了可靠的技术基础。“这些结果代表了远距离量子通信持续探索中的重大突破”,《自然》杂志审稿人评价。

卡尔·济耶梅利斯说,这两篇论文的发表意味着潘建伟团队顺利完成了三项量子实验的展示,这些实验将会是全球任何基于空间的量子网络的核心组成部分。

随着“墨子号”的全部既定科学目标提前完成,这个项目画上了一个圆满句号,也开启了全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力实验检验的大门。

潘剑伟介绍,他的研究团队正与欧洲量子通信团队合作进行洲际量子密钥分发,目前已顺利完成和奥地利格拉茨地面站的对接测试,正在开展量子密钥分发实验,即将具备洲际量子保密通话的条件。普国、意大利等国的科研团队也申请加入。

同时,研究团队正在致力实现量子通信与经典光通信相融合的安全信息传输。换句话说,就是让量子保密技术与目前使用的传统通信网络无缝链接。

未来的目标还有很多:构建完整的空地一体广域量子通信网络体系,形成具有国际引领地位的战略性新兴产业和下一代国家信息安全生态系统,探索对广义相对论、量子引力等物理学基本原理的检验……

“墨子号”取得的系列成果,赢得巨大国际声誉,聚合效应已经显现。“标志着我国在量子通信领域的研究,在国际上达到全面领先的优势地位。”白春天评价,为华夏在国际上抢占了量子科技创新制高点,成为国际同行的标杆,实现了“领跑者”的转变。

据了解,“墨子号”量子卫星是华科院空间科学先导专项在“十二五”期间支持的4颗科学卫星之一,另3颗卫星也都已成功发射。“悟空”暗物质粒子探测卫星、实践十号返回式科学实验卫星、“慧眼号”硬x射线调制望远镜卫星均获得了大量科学数据,相关科学成果将陆续发布。

“通过这些项目的实施,力争使我国在基础科学研究领域实现更多的重大突破,同时带动航天技术的发展,为将我国早日建成世界科技强国做出重要的、不可替代的贡献。”白春天说。

回到陈廷省长的眼前现实来,当他和省委黎光熙书记还在摩拳擦掌要大干一场的时候,小强企业在地球上的对手特斯拉,其实已经在大张旗鼓的开始行动了。这才让大东省最高层有了紧迫感。

对于特斯拉未来几年的发展,该公司ceo埃隆˙马斯克有着宏伟的蓝图。到2017年,特斯拉计划开始量产价格更亲民的model3车型;特斯拉还希望不断扩大产能,到2020年年产量最多达到50万辆,鉴于该公司当前年产量约为5万辆,这的确是一个雄心勃勃的目标。若想完成这一个个宏伟目标,特斯拉首先必须完成其超级电池工厂的建设——这座工厂正好位于内华达州的斯帕克斯市。尽管预计在明年才能建成,但特斯拉和马斯克已经披露了有关这个超级电池工厂的诸多惊人细节。以下即是迄今为止有关该工厂的12个最不可思议的事实。

超级电池工厂的占地面积至少相当于三个中央公园:超级工厂位于内华达州斯托里县,占地面积近3000英亩。这个超级电池工厂的原址本来占地1000英亩,但在2015年6月份,特斯拉又购买了附近地区的1864英亩土地。马斯克表示,这笔交易将让超级电池工厂的规模扩大50倍或100倍。

超级工厂规模庞大,而且还有可能进一步扩大:目前,超级工厂高71英尺(约合22米),占地超过550万平方英尺(约合126英亩)。更直观地说,这相当于95个足球场大小。事实上,由于超级规模庞大,甚至在马斯克参观这座超级电池工厂时,也对它的规模赞叹不已。马斯克最近在接受《fastpany》杂志采访时说:“那种感觉真是令人难以置信。你亲眼看到它,然后发现这太大了。”

正是由于规模庞大,超级电池工厂将成为世界上第二大建筑物:到2020年,它的规划占地面积将达到136万平方英尺。一旦建成完工,超级将成为世界上第二大建筑物,规模仅比位于华盛个顿州埃弗雷特市的波音工厂稍小--按体积计算,后者是全球第一大建筑物。