量子力學(xué)主宰著神秘的微觀世界,與相對論并稱為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱。從應(yīng)用的角度來看,它直接催生了半導(dǎo)體、激光等一系列關(guān)鍵產(chǎn)業(yè),改變了人類的生活。從科學(xué)的角度來看,量子疊加和量子糾纏的本質(zhì)、量子力學(xué)與相對論能否融合等前沿基本問題研究讓一代代科學(xué)家前赴后繼。時至今日,科學(xué)家仍在為之不懈探索。2016 年 8 月 16 日,墨子號發(fā)射升空,作為世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星,它將人類對量子相關(guān)理論及技術(shù)的探索擴(kuò)展到了空間尺度,也讓我國在空間量子通信領(lǐng)域完成了從并跑到領(lǐng)跑的跨越。
本書共 5 章,第 1 章帶領(lǐng)大家走進(jìn)神奇的量子世界,介紹量子力學(xué)發(fā)展歷程及基本原理,為后續(xù)介紹墨子號的相關(guān)工作做鋪墊;第 2 章講述墨子號的誕生始末,重點(diǎn)介紹了科學(xué)家在地面做的一系列準(zhǔn)備工作;第 3 章揭開墨子號的神秘面紗,把墨子號的內(nèi)部構(gòu)成和工作原理詳盡展示出來;第 4 章講述墨子號的好朋友地面站,以及它們合作完成的一系列重要科學(xué)實(shí)驗(yàn);第 5 章著眼墨子號發(fā)射之后,梳理國際上的量子衛(wèi)星發(fā)展前沿,以及我國對于空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的未來規(guī)劃。
這是一部系統(tǒng)、全面、細(xì)致介紹墨子號的圖書,由打造墨子號的科學(xué)家團(tuán)隊和擅長科普的科技記者攜手創(chuàng)作,用生動的語言講述墨子號的相關(guān)知識,集科學(xué)性、知識性、趣味性于一體,適合對物理學(xué)和航天感興趣的中小學(xué)生、大學(xué)生及大眾讀者閱讀,有益于讀者開闊視野、擴(kuò)展知識面并培養(yǎng)科學(xué)興趣。
1. 本書具備極高的市場熱度。墨子號量子通信衛(wèi)星作為全球量子通信衛(wèi)星,代表著中國在相關(guān)領(lǐng)域取得的國際前列的科技水平,并且受到了普通民眾的極大關(guān)注,具備很高的市場熱度。
2. 本書可讀性很強(qiáng)。語言生動,圖文并茂,包含大量墨子號的獨(dú)家照片、插圖精美,能夠滿足讀者想要深入了解墨子號的需求。
3. 本書非常具有可信度。墨子號科學(xué)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人潘建偉院士、墨子號研制團(tuán)隊負(fù)責(zé)人王建宇院士將親自為本書推薦或者署名。
印娟:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授,國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者,墨子號量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星量子糾纏源載荷主任設(shè)計師。 董雪:新華社記者。長期關(guān)注量子通信、集成電路、人工智能等科技產(chǎn)業(yè)。 曹原:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究員。墨子號量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星量子糾纏源分系統(tǒng)副主任設(shè)計師,中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會優(yōu)秀會員。 張亮:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員。墨子號量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星量子密鑰通信機(jī)載荷主任設(shè)計師,獲中國科學(xué)院杰出科技成就獎(主要完成者)。 朱振才:中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院研究員,黨委書記,副院長。墨子號量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星總設(shè)計師。獲上海市科技進(jìn)步獎一等獎、中國科學(xué)院杰出科技成就獎等獎項(xiàng)。 彭承志:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杰出講席教授。獲國家自然科學(xué)獎一等獎(第二完成人),國家杰出青年科學(xué)基金獲得者,美國光學(xué)學(xué)會會士(OSA Fellow)。墨子號量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計師和衛(wèi)星系統(tǒng)副總設(shè)計師。 王建宇:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員,國科大杭州高等研究院院長,中國科學(xué)院院士。墨子號量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目常務(wù)副總師兼衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮。獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎2項(xiàng),國家科技進(jìn)步獎二、三等獎各1項(xiàng)。 潘建偉:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長、教授,中國科學(xué)院院士,發(fā)展中國家科學(xué)院院士,奧地利科學(xué)院外籍院士,中國科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院院長。主要從事量子光學(xué)、量子信息和量子力學(xué)基礎(chǔ)問題檢驗(yàn)等方面的研究。
第 1章 神奇的量子世界
1.1 一群物理天才的頭腦風(fēng)暴 16
1.2 微觀世界有本量子運(yùn)行手冊 27
1.3 怎么用量子信息技術(shù)進(jìn)行通信? 34
第 2章 世界首顆量子衛(wèi)星的誕生
2.1 多國競爭:量子衛(wèi)星蓄勢待發(fā) 42
2.2 我國三組實(shí)驗(yàn)為量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星奠定基礎(chǔ) 45
2.3 墨子號將夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí) 54
第3章 揭開墨子號的神秘面紗
3.1 有效載荷:量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心 69
3.2 衛(wèi)星平臺:一體化設(shè)計滿足有效載荷一切需求 83
3.3 在 500km 的太陽同步軌道上飛行 92
第4章 墨子號完成的那些重大實(shí)驗(yàn)
4.1 一起做實(shí)驗(yàn)的地面站小伙伴 98
4.2 用量子衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)信息理論安全的遠(yuǎn)距離保密通信 111
4.3 在星地尺度打破來自愛因斯坦的世紀(jì)質(zhì)疑 120
4.4 地星量子隱形傳態(tài)向終極夢想進(jìn)擊 127
4.5 利用衛(wèi)星平臺開展更多拓展研究 132
第5章 量子衛(wèi)星未來時
5.1 備受關(guān)注的墨子號 136
5.2 量子國際前沿 138
5.3 中國:計劃用量子星座覆蓋地球 145
5.4 面向更廣闊的未來 152