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潘建伟团队的追星人:从青海打怪兽到南山密码

发布时间:2017-12-03 阅读:

  潘建伟团队观星人:从青海到南山怪兽码书 - 新闻 - 科学网

  吴成爬上楼梯到屋顶,拉下手闸,打开穹顶,几乎整个银河系在他的头上。风终于吹了云,维加在星系一边,阿尔泰星在另一边。

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  他向北天极望去,发现了天空中北斗星的最低星,是夜空中今晚量子通信卫星的高度。

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  在新疆南山地面站,重山已切断了城市的灯光,吴成和李海兵如此的墨子。对于那些昼夜颠倒为量子卫星通信的实验者来说,这是一天中最清醒的时刻。

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  李海兵和吴承夜等待新疆南山量子夜空翱翔记者王迎霞数字

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  8月10日,在墨子飞行的第359天,由潘建伟率领的量子通信团队实现了三箭的承诺。

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  继国民党量子纠缠分布月亮登上“科学”杂志封面之后,英国“自然”杂志发表了另外两个成就:潘建伟团队:首次实现了量子星密钥分配,跨越数千公里,从卫星到地面发送牢不可破的密码簿;验证了地球与行星之间的隐身传播理论,首次将量子态从地面传播到卫星。

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  在这一点上,月球量子卫星提前实现了所有三个既定的科学目标。潘建伟的团队希望这将为中国继续引领世界量子通信技术的发展和量子物理学在空间尺度上的基本问题奠定科学技术的基础。

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  全球量子通信领域的研究人员一直在争夺第一个和第一个远程通信。随着中国把第一颗量子卫星送入太空,天空开启了新的战斗。

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  潘建伟曾经说过量子通信可以防止窥探,实现通信的安全和保密。到2030年,我们希望中国率先建立一个全球性的广域量子通信网络。

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  2016年8月16日,当世界第一颗量子卫星“墨子”起飞的那天晚上,廖胜凯监测了甘肃酒泉卫星发射基地发射塔的卫星状况,可惜没有看到月亮升起,任继刚站在海拔5100米的西藏阿里观测站准备好最终对接星空,阿里站将成为墨子的第二个对接站,当卫星撞到夜空时他以每秒8公里的速度祈祷成功掌握了量子星。

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  李海兵和他的同事们站在广袤的戈壁,火箭发动机巨大的轰鸣声中,他们都沉默不语。 1.5公里之外,火箭终于载着魔掌升空。

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  那天晚上之后,他们成了量子星的追随者。

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  南山南:从卫星监听码听

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  夏天几场降雨后,新疆南山的草地已经飙升到了半人半。在量子通信地面站楼底下,紫色的风信子和淡蓝色的钟声覆盖着山坡,鹰在白色的花朵上circ bloss bloss 。

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  日落渐渐消失在草地上。如果能把这束夕阳光分解开来,分裂成粒子是不能分的,那么一束光成分组成一个最小的粒子,就叫光量子。在对不同形式的光量子振动进行编码和分配后,发送端和接收端都可以生成一系列的量子密钥来加密信息。

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  保密性是量子通信和量子密钥分配的核心功能。

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  2004年,美国前特工斯诺登揭开了美国的棱镜计划,然后逃到了俄罗斯。美国国家安全局的窃听程序震惊了美国社会,电子邮件,电话,视频信息,都暴露在电子显示器中,同时,通讯网络已经通过手机,电脑渗透到日常生活的各个方面,银行交易,亲友交流。

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  李海滨南山站做卫星密钥分配实验。他平时去地面站黄昏工作。夏天,刺刺穿了他的衣服。半人造草地已经走了两条路。在冬天,他一步一步地卡在20厘米的白雪中。

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  南山夜如寂寞孤寂。李海冰生动地想起了杂草丛生的速度,只有夜里自己的声音,一只看到手电筒闪光的一只家养的狗。

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  新疆南山量子通信地面站风起云涌记者姜晨月数字

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  月亮会从夜空发出一串量子钥匙。小光量子不能被细分,不能被复制,任何第三方的监控,都会引起光子的变化,从而被检测到。因此理论上可以建立一个完善的码本来防止监听。

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  但是,量子密钥分发存在一个缺点。如果传输效率太低,则不能成功获得关键光纤中单个光子的传输损耗。结果,传输损耗随距离呈指数增长。目前,光纤中的单光子传输约在404公里的极限,然后衰减。根据数据显示,即使使用每秒数百亿次的单光子源和1200千米光纤的完美探测器,也需要数百万年的时间来创建一位密钥。

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  完成的京沪干线采用传统的光纤通信。在2000多公里的道路上有32个可靠的中继站,确保量子密钥的连续传送。但是,北京有近3000公里的道路通往乌鲁木齐,中国幅员辽阔,面积960万平方公里。传输范围过大,使用光纤和中继站作为通道,并不是最安全的理想解决方案。

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  李海兵在地面站半夜幸存下来,如果他能看到双筒望远镜中一个完整的星系,看着云,就意味着天气很好。当月亮穿过夜空时,他可以用望远镜发出红色的指示灯,将这颗量子星锁定在一个晴朗的夜空中。

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  墨子卫星专用轨道地图量子通信南山地面站。

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  量子卫星计划始于2003年,从潘建伟的思想开始,需要卫星的原因是因为光子在空间传输损耗较低,可以借助卫星大大扩展量子通信距离,同时独特的卫星易于覆盖整个地球的优势是在全球范围内实现超远距离,实用的量子密码学的最有前途的方法。

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  李海兵告诉“澎湃新闻”,2011年他看到了上海理工大学科技学院的招聘成为团队成员。但是随着对量子卫星通信项目的逐渐了解,他意识到自己已经加入了一个十年来改变通信加密系统的大项目。

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  在2016年,潘建伟团队发送的第一个量子卫星地球“的轨道高于500公里,此前,球队已经设立五个地面站在河北兴隆,新疆南山,青海德令哈,西藏阿里,丽江实验首先设定了三个目标,即千公里量子纠缠的基础,量子密钥分布的应用前景广阔,探索量子隐形传态的不可思议的现象,这将是迈向未来的一步。领先于全球竞争,奠定重要基础。

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  当晚2:32,墨子号从新疆南山过境。

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  地面站与卫星信号对接世界,是量子卫星通信最大的难点之一。量子星以每秒8公里的速度撞击夜空。为了实现与地面和光子的双向锁定,就像在10000米高的地面上在地面的存钱罐中抛出旋转的硬币一样准确。将硬币放置在存钱罐的狭窄入口处。李海冰每天晚上最担心的事情,就是不敢跟上月亮。

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  量子通信团队为了在一个地面手之间轻轻地做到这一点,已经付出了十多年的时间。

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  十几个怪物:外星人没有的量子星

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  2010年,任继刚在中国最大的湖泊 - 青海湖胡辛岛的一座修道院里居住了一段时间。

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  在将量子卫星送往天堂之前,潘建伟小组需要在地面进行测试,以证明该卫星在技术上是可行的。小组翻阅了中国地图,发现中国最大的湖泊中心正好有一个小岛,从青海湖北岸到青海湖南岸长达百公里没有在湖上的任何庇护所。

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  但在这个岛上,只有一个藏传佛教的修道院。任继刚和他的同事白天在湖边走了一段路,冲了过来煮熟,晚上试了一下。几天后,一艘船将停在湖上,带来食物和用品。

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  实验室在山顶帐篷里。风雨如磐的时候,几个研究人员各拿着一个实验室专栏,停留几个小时。在冬天下雪的时候,为了防止实验室的屋顶被雪打碎,只有几个人可以拿着一把扫帚,过一会儿就可以扫下棚里的雪。

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  任继刚在西藏阿里做实验。任继刚为地图

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  在此通畅湖,潘建伟“研究小组首次在100公里级实现量子纠缠分发和无形的传输。这两个成绩登上了英国自然杂志在2012年量子纠缠分布是指一对纠缠光子,无论多远,一边变化,另一边都会出现相同的变化,无形透射是指借助一对纠缠光子将未知量子态传输到远处,而不必传输信息载体本身。

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  青海湖地面测试历时约两年,证实了量子通信卫星的可行性。随后,研究小组开始制造世界上第一颗量子卫星。

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  卫星有效载荷首席设计师廖胜凯再次发现不可能这样做。起初他听说我们想把光子一个接一个地从天空发到地面一千多公里,然后收起来再解码。不太可能,我觉得很困难。

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  廖盛凯在中国大学学习电子学的时候,他以为自己会成为一名工程师。制作出类似手机,电脑等电子系统,将各种功能组件组装在一起,按照自己的运作方式进行设计,廖胜凯认为,这样的生活也很不错啊。

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  廖胜凯告诉这个滔滔不绝的新闻,他也在大学里学习量子力学,但很多地方都不了解,感觉太难了。同时,他还认为,将来作为一名电子工程师,估计不需要使用量子力学的知识。

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  生活,如廖胜凯形容,总是因缘分。

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  2007年,潘建伟和王建宇见了面,实现量子卫星的思想。王建宇任上海科学院物理与物理研究所承担并完成了多项国家级月球探测工程和卫星项目。

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  廖胜凯随后在王建宇博士的大门下,把量子卫星最终实施成一个项目,所以潘是科学家,王是工程师。后来王建宇成为墨子副总工程师。廖胜凯是卫星装载设备的总设计师,主要负责量子密钥分发的研究。

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  在发送精密仪器卫星到天空之后,最大的问题是如果发生故障你不能派人去修理。廖胜凯回顾,项目评估情况太难了,风险太大,所以精密的设备不能在太空中修复,在空间上冷热交替,发射振动,从粒子辐射会造成直接破坏等等。

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  廖胜凯在酒泉卫星发射基地。廖生楷\\ u0026 nbsp;

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  廖圣凯发送卫星神的过程,形容为玩怪物。他们模拟了恶劣的太空环境试验卫星:极端高低温交替,部件温度有时高达百度左右,然后降到零,严重的振动和冲击

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  廖胜凯说,他知道任继刚在西藏阿里,气温在零下二十度左右,电话一被取出就自动关机。然而,卫星不能关闭,并应能够在各种恶劣的环境中正常工作。

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  廖胜凯个性直率,快速演讲。但是,当设备在恶劣条件下真的受到损坏时,他们急于入睡,并在一夜之间发现问题。李海兵想起早上两三点,到现场找到廖胜凯,总能找到他忙。

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  同样在青海湖,该队使用热气球模拟卫星,并用卡车模拟地面基站。最后证明了将星地连接到地面的可行性。

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  青海实验完成后,量子卫星通信研究小组基本完成。印度项目负责人加入中国科技大学学士学位项目,重点研究量子纠缠分布,任继刚负责传送研究,廖胜凯专注于卫星有效载荷和密钥分发。

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  阿里:传送空间的鬼魂量子

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  西藏阿里站海拔5100米,四季如冬。

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  2013年,任继刚作为量子星地面站的址,首次在阿里亚天文台首次亮相。

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  我以前从来没有见过这么多的明星。

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  任继刚告诉“澎湃新闻”,当他看到没有受到人类文明影响的星空时,突然意识到古人为什么看到星星,一辈子都在震惊,星星的法则。

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  然而,这几千年来朗朗学生所读的只有四句话:天地是神秘的黄,宇宙是徒劳的,日月盈余,陈索柱。

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  海拔5100米的阿里天文台太冷,事后没有震动,不得不躲在马车上吹热。从那时起,阿里成为唯一一个进行量子隐形传送实验的地面站,他的军装外套裹着棉被,在阿里看了一年的星星。

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  在港里,西藏冈仁波齐的主峰,被称为上帝“的住所,由四条河流所环绕。四条河流在冈底斯山脉的发展,包括马圈河以东,孔雀河以南,湘泉河北面是西,石泉河,冲下来流入恒河,澜沧江和梧桐河。

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  任继刚和阿里队平日住在狮泉河,每天从4300米高的小镇上升,爬到5100米的实验室。在五个地面站中,阿里站是唯一一个建立到空间上行链路的链路。由于青藏高原的海拔高度和气候清澈,由于空气稀薄,比上海的光子有可能更少地通过大气。

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  对于任继刚研究的无形传播,美国着名科幻电影“星际旅行”有一个更夸张的想象:把一个人分解成微小的原子,通过远距传物将原子状态传递到太空任何地方,一堆原子作为一个人而恢复,完成了宇宙中的即时运动。

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  “星际迷航”中的短暂动作对于科幻小说来说还是太多了。然而,任继刚验证了Alti站内光子不可思议的现象:一对光子相互缠绕,一个在地面上,一个在卫星上。地面上的一个光子与另一个光子相互作用,并消失。它的量子状态就像一个幽灵一样,跃入天空千里,瞬间让卫星上的光子获得地面上的光子。

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  任继刚等在西藏阿里观察站的研究人员和墨子的照片。任继刚为了说明\\

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  即使证实了这种被称为隐形传播的现象,任继刚还​​是觉得不可思议,为什么信息载体没有动,没有出现在渠道中?

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  任继刚和量子亲和力,追溯到1997年。那年,潘建伟发表了第一本隐形隐喻实验论文。那年,任继刚接连做了一个又一个无聊的高考练习卷,做了一台电脑量子计算机来代替阅读理解。 \\ u0026

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  人们可能会感动生命,这是因为一件很小的事情。任继刚记得,科普文章篇幅短小,但还不足以应付高考的意外喜悦。所以秋季任吉became成了清华物理系的学生。

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  2005年,任建刚听说潘队缺少人,就去敲门作为应用墨子的总设计师彭承志的门说,我想起了这位彭老师。

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  十年后,任继刚已经熟悉了西藏夜空星星的固定轨迹,但是他对难以捉摸的人生轨迹感到惋惜,2005年,彭承志任继刚说,那么你来了。

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  结果,其中一些人,一个空房子,启动了一个基金预备试验被潘建伟抛弃。后来,任继刚在西北,西南等地多年来一路风风雨雨,总是乐于做一件事。

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  那时候,任继刚和他的同事想要跟随烽火台的例子,在北京长城烽火台做隐形传输试验,最终保护文物失败了,所以只能在屋顶上,用两年多的时间完成了16公里的无形传输,在青海湖花了两年的时间,完成了百公里的视觉传输实验。

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  莫子号,西藏任吉岗高度计站在卫星上的第一轨上,高兴地打开了可口可乐庆典。

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  阿里站很冷,电力不足,任继刚和同事都不敢开空调。走出实验室,风来了嘿,走了!他们伸出手去调试设备,不能戴手套,皮肤似乎被冻结在一起,并与机器一起粘在一起。

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  这仅仅是个开始。毕竟卫星试验比较困难。任继刚在青海湖做地面实验,点到点,固定。但是当他追赶西藏阿里山脉的卫星时,卫星的速度达到每秒8公里,转瞬即逝,每一分钟都必须取胜。

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  任继刚说,当人们在地面上试验的时候,只要人们能够生存,我就能做到。但是每个晚上魔宫轨道只需要300秒,这就困难得多了:只有系统足够稳定才能保证每隔300秒收集一次预期的数据,保证几年后才能回家。

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  在西藏的冬天,他们一夜之间活了下来,等待月亮过夜。任继刚的妻子是个士兵,所以他们最近在西藏的距离就是他追赶阿里山上的量子明星,而他的妻子正在拉萨羊部队作战,任继刚有时候还记得宇航员经常做什么说,要成为一名优秀的宇航员,前提是有个好妻子。

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  量子通信的整合世界

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  有很多夜晚,等到所有的日光消失后,吴城还在夜空中寻找一个完整的星系,在短短300秒内等待从天而降的乌贼。

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  吴成博士在上海中国科学研究院二年级。从2016年起,他在河北蓬勃发展,新疆的南山,青海的德令哈,在这个明亮的星系看到了一颗量子星,熬夜做实验。他记得月亮从天而降时,卫星轨道上的绿灯意味着天地对接成功,足以让人们快乐地跳舞。

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  吴城在南山站通过银河看到墨子:真是夜空中最耀眼的明星,没有比它明亮的星星。

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  2016年8月25日,墨子首条赛道从河北越过边界。廖胜凯记得,彭承志曾在西安一卫星控制中心直接用手机给兴隆地面站现场播放视频,让我看看什么样的量子星

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  哇,明亮

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  之后,他们称月亮为夜空中最亮的星星。

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  南山地面站发出红色烽火台与魔docking对接。汹涌的新闻记者江晨月图

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  2016年12月,任继刚在阿里完成了最后一次实验,并通过微信向彭成志汇报。当时廖胜凯也拿到了几乎所有的实验数据,只有在提交试验的时候才能完成,什么时候才能得到缓解。

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  在2017年6月的雨季到来之后,任继刚回到了上海。由于全年健身者的严肃态度,潘建伟发起了三个月重几公斤的举措,并在四楼设置了一个小型健身房。任继刚在三楼的办公室,他买了自己的沙袋,拳击手套,开始打有氧战斗和自由战斗,喜欢自称穆罕默德·阿里。

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  直到9月份,西藏冬季降临冈底斯山,任继刚将再次前往阿里,他认为墨子的使命必须超越三个公布的成果。

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  任继刚希望第一颗星载量子卫星能够开启一个人们记忆墨子的新纪元,就像它记得苏联的第一颗卫星向天空升起,从而开启了天空的卫星时代。量子通信卫星的可行性,开启了量子通信与量子物理空间的时代。

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  新疆南山望远镜下的星星。高盛记者王迎霞报道地图

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  廖胜凯说到2030年,建立量子通信体系一体化世界的目标,团队已经开始实现这个目标,也许不用等那么久。

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  当他玩完这个怪兽发送量子卫星到天堂之后,又开始了新一轮的怪物:月亮毕竟是一个科学的实验卫星,只能在晴朗的夜空中传输光子,把量子通信扩展到白天巨大的地面通讯站变得简单便携,适合平民,这是一个新的怪物打。

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  在墨子明年的设计生活中,量子通信团队还有许多想法要实现。 \\ u0026

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  2001年,潘建伟回国组建量子通信队,时间已经过去了16年,从量子卫星通信项目获批,过去6年。量子力学理论成立以来,二十世纪初已有一百多年的时间。普朗克,海森堡,薛定谔等理论创始人,把自己的理论刻在墓志铭上。

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  2017年元旦,彭成志,廖胜凯,任继刚和各地的地面站研究人员很少聚在一起,在中国科学院上海研究所新年晚会上,他们唱起了量子之星“南山南” :

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  你在地球的轨道上自由地飞翔,我在地面上吹着寒风,如果所有的地球站都连接起来,扫过夜空只是为了拥抱你。

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  最后,他们挥手示意我们的量子星。

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  武真第343天,吴城在南山夜空中看到了墨子美丽的轨迹。在300秒内,他穿过云层,越过了北斗七星,越过了天顶星系。

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  那天晚上在天顶的闪烁的星星,我不知道有多少已经耗尽的能量,在宇宙中湮没。只有他们在宇宙中飞行数亿年的光芒才能到达南山的夜空。

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关键词: 电子科技