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群文通練五　量子技術(shù) 主題解說　量子科學(xué)和技術(shù)其實已經(jīng)在方方面面影響著我們的日常生活。我們目前正在廣為使用的計算機、手機、互聯(lián)網(wǎng)、時間標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)航。用發(fā)展的眼光看，隨著微納加工、超冷原子量子調(diào)控等技術(shù)的不斷進步，人類將能夠制備出越來越復(fù)雜、功能越來越強大的各種人造量子系統(tǒng)。量子科學(xué)和技術(shù)的廣泛應(yīng)用最終將把人類社會帶入到量子時代，實現(xiàn)更高的工作效率、更安全的數(shù)據(jù)通信、更綠色的生活方式。 一、閱讀下面的文字，完成文后題目。 材料一： 俄新社莫斯科9月29日電　借助“墨子號”量子通信衛(wèi)星，中國與奧地利的科學(xué)家首次實現(xiàn)洲際量子保密視頻通話。 中國科學(xué)院的專家說：“我們成功實現(xiàn)了從衛(wèi)星到地面1200公里距離的量子密鑰分發(fā)、從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)，完成了量子保密視頻通話的第一組實驗。得益于此，我們將通信質(zhì)量提到光纖通信的20倍?！边@標(biāo)志著中國在量子密鑰分發(fā)、量子遠程傳態(tài)和量子密集編碼等量子通信所涉及的三大領(lǐng)域全面領(lǐng)先世界。(選自2017年10月1日《參考消息》) 材料二： 量子通信，是一種新型的通訊方式。它傳輸?shù)牟辉偈墙?jīng)典信息而是量子態(tài)攜帶的量子信息。量子具有可疊加、非定域和不可克隆三大特性。正是基于此，科學(xué)家們解決了通信的絕對安全等經(jīng)典通信所存在的一系列根本性問題，使量子通信取得了絕對優(yōu)勢。 量子通信，按其所傳輸?shù)男畔⑹墙?jīng)典還是量子分為兩類。前者主要用于量子密鑰的分發(fā)傳輸，后者則可用于量子隱形傳態(tài)(包括量子糾纏的分發(fā))。量子密鑰的分發(fā)傳輸，以量子態(tài)為信息載體，通過量子信道使通信收發(fā)雙方共享密鑰，并結(jié)合經(jīng)典信道實現(xiàn)經(jīng)典信息的安全傳遞。量子隱形傳態(tài)，利用分散量子纏結(jié)與一些物理訊息的轉(zhuǎn)換來傳送量子態(tài)至任意距離的位置，傳輸?shù)牟皇墙?jīng)典信息而是量子態(tài)攜帶的量子信息。 與經(jīng)典通信方式比，量子通信具有明顯的優(yōu)勢。任何截獲或測試量子密鑰的操作，都會改變量子狀態(tài)，理論上有“無條件安全性”。在信息傳輸通道方面，經(jīng)典光通信利用光束攜帶經(jīng)典信息在光纖線路中傳輸；量子通信，尤其量子隱形傳態(tài)，作為信息載體的物理量子本身并未被傳遞，所傳送的只是量子的態(tài)，不需要任何線路媒質(zhì)，傳遞過程不會為任何障礙所阻隔，有超強干擾能力。根據(jù)量子力學(xué)的疊加原理，一個n維量子態(tài)含有2n個態(tài)信息，而量子并行性使得量子計算機可以同時對2n個數(shù)進行運算，因此使用量子計算機對n維量子態(tài)進行傳輸，效率極高。(摘自2017年10月5日《中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng)》) 材料三： 2016—2020年量子通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景預(yù)測 注　市場滲透率是當(dāng)前市場需求和潛在市場需求的一種比較，即某一產(chǎn)品或服務(wù)預(yù)期可增加的市場需求量與當(dāng)前的市場需求量的比例，能反映該產(chǎn)品或服務(wù)的發(fā)展趨勢。 (圖中數(shù)據(jù)來源于《2016—2020中國量子通信行業(yè)深度調(diào)研及投資前景調(diào)查報告》) 材料四： 量子通信技術(shù)雖然發(fā)展迅猛，實際應(yīng)用卻并不普遍。對此，中科院院士潘建偉認(rèn)為眼下技術(shù)已不是制約，關(guān)鍵在于成本和需求。他坦言，目前量子通信應(yīng)用成本較高。假設(shè)一個人只有幾十萬塊錢的存款，讓他每年花幾萬塊錢保證這筆錢“安全”他肯定不樂意。但如果每年只花幾百塊錢，就能保證上網(wǎng)、打電話、移動支付都是安全的，相信有不少人會考慮使用。此外，從需求的迫切性來看，隨著人工智能時代到來，人類對網(wǎng)絡(luò)安全的要求將大大提升，量子通信現(xiàn)實應(yīng)用也會更加廣泛。潘建偉推測，對軍隊、銀行、政府機關(guān)等保密性較高的單位來說，量子通信廣泛應(yīng)用預(yù)計5～10年可實現(xiàn)。但如果是進入尋常百姓家，也許10年，也許20年，具體還要看智能社會的到來有多快。(選自2017年9月18日澎湃新聞) 1．下列對材料相關(guān)內(nèi)容的梳理，不正確的一項是(　　) A. B. C. D. 2．下列對材料相關(guān)內(nèi)容的概括和分析，正確的一項是(　　) A．得益于遠距離量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)、量子保密視頻通話實驗的成功實現(xiàn)，我國科學(xué)家將光纖通信的通信質(zhì)量提高20倍。 B．由材料三可知，專網(wǎng)、公眾網(wǎng)、云安全及特殊應(yīng)用三大領(lǐng)域是量子通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要市場，且其在三大領(lǐng)域中的市場規(guī)模都在逐年擴大。 C．從材料三看，量子通信產(chǎn)業(yè)，2018年以前在專網(wǎng)領(lǐng)域的市場滲透率最高，2019年后，在公眾網(wǎng)和云安全及特殊應(yīng)用領(lǐng)域，市場潛在需求會越來越大。 D．四則材料雖然來源不同，談?wù)摰慕嵌群椭攸c各有側(cè)重，但都對中國量子通信發(fā)展的情況以及當(dāng)前應(yīng)解決的主要問題作了深入分析。 3．從材料看，量子通信要能普遍應(yīng)用需要哪些條件？請分條作答。 答：____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 二、閱讀下面的文字，完成文后題目。 材料一： 中國從“墨子號”的投資中獲得了回報，完成了從衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)，以及從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)。中國憑借在《自然》周刊上發(fā)表的這兩項成果確保了在量子通信這一未來通信技術(shù)領(lǐng)域的至上地位。該技術(shù)主要可以提升通信過程中的安全性。 這枚科研衛(wèi)星于2016年8月16日發(fā)射，在距離地球500公里至1200公里處的低軌運行，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉帶領(lǐng)的團隊完成了三大實驗：量子隱形傳態(tài)、量子糾纏分發(fā)和量子密鑰分發(fā)，此前這些實驗僅在地面的光導(dǎo)纖維中完成過。 (摘編自《中國已成量子通信技術(shù)先驅(qū)》，2017年8月16日《參考消息》) 材料二： 中國僅用一年時間完成既定兩年的科學(xué)目標(biāo)，“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星取得的成績讓科學(xué)家們備受鼓舞。他們提出新目標(biāo)：構(gòu)建量子通信全球組網(wǎng)。量子是構(gòu)成物質(zhì)的最基本單元，具有不可克隆和不可分割的特性。換句話說，若以量子作為載體來傳遞密鑰，竊聽必然會被發(fā)現(xiàn)。2003年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉團隊提出利用衛(wèi)星實現(xiàn)星地間量子通信、構(gòu)建覆蓋全球量子保密通信網(wǎng)的方案。 2016年8月16日成功發(fā)射的“墨子號”是這項計劃的“第一步”。衛(wèi)星已相繼完成星地高速量子密鑰分發(fā)、量子糾纏分發(fā)和地星量子隱形傳態(tài)實驗三大科學(xué)目標(biāo)，成為量子通信通向?qū)嵱没摹瓣P(guān)鍵一步”。 潘建偉說，“墨子號”的星地高速量子密鑰分發(fā)實驗是由衛(wèi)星發(fā)射量子信號，再由地面接收。實驗結(jié)果表明，在1200公里的通信距離上，衛(wèi)星平均每秒發(fā)送4000萬個信號光子，一次實驗可生成300千比特的密鑰。這項成果為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)?！澳犹枴钡牡匦橇孔与[形傳態(tài)實驗則是由地面發(fā)射糾纏光子，再由衛(wèi)星接收。這項成果為未來開展空間尺度量子通信網(wǎng)絡(luò)研究等奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員王建宇說，實現(xiàn)量子通信全球組網(wǎng)所需的衛(wèi)星個數(shù)取決于用戶需求和衛(wèi)星軌道，“如果是在地球同步軌道，理論上有三顆衛(wèi)星就能覆蓋全球”。他認(rèn)為從實用角度來說必須要構(gòu)建由高、中、低軌道衛(wèi)星組成的量子星座，衛(wèi)星發(fā)送密鑰的時間也將從當(dāng)前“墨子號”每次過境開展實驗的10分鐘延長到數(shù)個小時。 潘建偉說：“如果國家支持發(fā)射多顆量子通信衛(wèi)星，那么有希望到2030年左右，建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。”面向全球，中國科學(xué)家正在基于“墨子號”與國際同行開展合作，下一步將與歐洲量子通信團隊聯(lián)合進行洲際量子密鑰分發(fā)，德國、意大利等國的地面站也正在為與“墨子號”對接做準(zhǔn)備。 (摘自《中國科學(xué)家提出構(gòu)建“量子通信全球組網(wǎng)”》， 2017年8月10日《中國新聞》) 4．下列有關(guān)科學(xué)家對量子通信技術(shù)應(yīng)用的解說，不正確的一項是(　　) A．科學(xué)家利用量子不可克隆和不可分割的特性，以量子作為載體來傳遞密鑰，從而構(gòu)建的量子通信網(wǎng)可以提升通信過程中的安全性。 B．“墨子號”量子通信實驗進一步論證了量子通信無法被竊聽，所取得的成績讓科學(xué)家們備受鼓舞，于是他們提出了“構(gòu)建量子通信全球組網(wǎng)”的新目標(biāo)。 C．早在“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星發(fā)射之前，中國科學(xué)家就提出了利用衛(wèi)星實現(xiàn)星地間量子通信、構(gòu)建覆蓋全球量子保密通信網(wǎng)的方案。 D．有科學(xué)家認(rèn)為，理論上在地球同步軌道上發(fā)射三顆由高、中、低軌道衛(wèi)星組成的量子星座，就可以構(gòu)建覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡(luò)。 5．下列對材料相關(guān)內(nèi)容的概括和分析，不正確的一項是(　　) A．潘建偉帶領(lǐng)的團隊完成了“墨子號”通信實驗中的“量子隱形傳態(tài)、量子糾纏分發(fā)和量子密鑰分發(fā)”三大既定科學(xué)目標(biāo)，為我國未來繼續(xù)引領(lǐng)世界量子通信技術(shù)發(fā)展的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。 B．中國在《自然》周刊上發(fā)表的兩項成果包括從衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)，確保了中國在量子通信技術(shù)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。 C．我國如果要建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)，就要發(fā)射多顆量子通信衛(wèi)星，這樣才有希望在2030年之前繼續(xù)保持這一領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。 D．衛(wèi)星由于具有方便覆蓋整個地球的獨特優(yōu)勢，是在全球尺度上實現(xiàn)超遠距離實用化量子密碼和量子隱形傳態(tài)最有希望的途徑，這在“墨子號”量子通信試驗中得到了驗證。 6．根據(jù)上述材料，概括說明構(gòu)建量子通信全球組網(wǎng)必須具備哪些條件。 答：____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案精析 1．C　[“密鑰”應(yīng)為“量子(的)態(tài)”。] 2．B　[A項原文的意思是“量子通信質(zhì)量比光纖通信高20倍”。C項從圖上看，2019年后，量子通信產(chǎn)業(yè)在公眾網(wǎng)領(lǐng)域的潛在市場需求未必“越來越大”。D項材料二只是介紹量子通信的知識，材料一、三沒有談及“當(dāng)前應(yīng)解決的主要問題”。] 3．(1)量子通信逐步產(chǎn)業(yè)化，降低使用成本。(2)人工智能時代到來，人們對網(wǎng)絡(luò)安全的要求大大提升。 解析　根據(jù)“他坦言，目前量子通信應(yīng)用成本較高”，概括出“降低使用成本”。根據(jù)“從需求的迫切性來看，隨著人工智能時代到來，人類對網(wǎng)絡(luò)安全的要求將大大提升，量子通信現(xiàn)實應(yīng)用也會更加廣泛”，概括出“對網(wǎng)絡(luò)安全的要求大大提升”。 4．B　[“無法被竊聽”錯，應(yīng)該是“竊聽必然會被發(fā)現(xiàn)”。] 5．C　[C項“在2030年之前繼續(xù)保持這一領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位”無中生有。] 6．①發(fā)射衛(wèi)星(構(gòu)建能覆蓋全球的衛(wèi)星網(wǎng))；②分發(fā)量子密鑰(完成星地高速量子密鑰分發(fā)，即由衛(wèi)星發(fā)射量子信號，再由地面接收)；③進行量子隱形傳態(tài)(實現(xiàn)地星量子隱形傳態(tài)，即由地面發(fā)射糾纏光子，再由衛(wèi)星接收)；④建立地面站與量子衛(wèi)星對接。