小编： 近日，国际权威学术期刊《科学》子刊《科学·进展》日前发表文章称，中国科技大学郭光灿院士和李传锋、许金时等人，在研究噪声信道量子容量激活等问题时，首次实现了零容量量子信道中量子信息的双向传输，该实验的成功，打破了之前的量子信道方面的理论
近日，国际权威学术期刊《科学》子刊《科学·进展》日前发表文章称，中国科技大学郭光灿院士和李传锋、许金时等人，在研究噪声信道量子容量激活等问题时，首次实现了零容量量子信道中量子信息的双向传输，该实验的成功，打破了之前的量子信道方面的理论。
量子通讯是近20年内发展起来的新型交叉学科，是信息论和量子论相结合的研究新领域，主要是指利用量子相关方面的纠缠效应，进行信息传递的一种新通讯方式，研究内容包括量子密集编码、量子远程传态和量子密码通信等，伴随着国际社会在这方面的深入研究，当前这门学科已经从理论转向实用化阶段。
量子通讯之所以成为世界各科技强国重点研究的领域之一，是因为相比传统的通讯方式，量子通讯具有众多无可比拟的巨大优势，其中最具看点的当属绝对安全和及时高效等特点，此外，量子通讯还具有传输容量大、传递远距离优势，是未来通讯领域最重要的研究方向之一。
量子通讯的安全性体现在不会泄密，主要是因为量子加密的密钥具有随机性特点，即使被对方拦截，也无法获得正确的密钥，从这个方面来说，量子信号中所传递的信息是无法被破解的，其次，相互纠缠的两个粒子，如果其中一个发生改变，另一个也会立即发生改变，其所传递的任何信息都会被破坏，因此，量子通讯的安全性也就可以被保证。
由于量子通讯具有高效性和安全性，因此在未来信息传输中会占据越来越重要的地位，量子通讯将逐步走进人们的生活中，极大地促进国民的经济发展水平，诸葛小彻认为，除了在金融、信息等民用安全领域发挥不可替代的作用外，还将在国防安全等军事领域占据主导地位，成为未来军事科技发展最顶级的技术之一。
军事领域对量子通讯需求最迫切的应属于核潜艇部队，由于核潜艇长期处于水下航行状态，如果下潜深度过低，传统的通讯手段将无法正常接收信号，上浮状态又容易暴露自己的航行目标，诸葛小彻认为，如果成功实现量子通讯在潜艇上使用，将不会存在需要接收信号而紧急上浮的事情，这一点对于战略核潜艇至关重要，也因此有媒体评论称，量子通讯作为一种黑科技，其重要价值甚至超过10枚核武器。
2013年10月10日上午，在四川绵阳中国工程物理研究院(以下简称中物院)流体物理研究所的聚龙一号装置实验主控制厅中，墙上6米长、2米高的大屏幕分区域显示着监控画面和复杂的技术参数。操作台前，一排身穿白褂的科研人员，熟练而准确地操作着电脑，报送着各系统的状态。成果鉴定委员会的10位院士、5位专家目光如炬，紧盯屏幕上每一次数字的跳动。
“触发!”实验负责人丰树平的一声令下，伴随着低沉的闷响和大地的震动，在与控制厅相隔不远的试验大厅中，数十道紫色的电蛇猛然划破空间，自曲折蜿蜒中迸射出刺目的炽烈光芒——24路强大的电能分别沿12个方向，从五千立方米的空间压缩汇聚于仅数个立方厘米的中心靶区，将100秒内存储的数百万焦耳电能在亿分之一秒内辐射出来，产生能量数十万焦耳、功率数十万亿瓦(瞬时功率相当于数倍的全球电网功率)的软X射线!测试厅的记录仪器准确记录下亿分 之一秒内的相关技术参数和瞬态图像，呈现于示波器和计算机的屏幕上。
这就是中物院流体物理研究所自主研发的、达世界一流水平的超高功率脉冲强流加速器——聚龙一号(英文简称PTS)装置通过国家级鉴定的场景。成果鉴定委员会认为，聚龙一号建设项目提出了有特色的超高功率多路汇流装置总体设计方案，突破了多路太瓦量级电脉冲的纳秒级精确时间控制、超高功率脉冲的产生和传输与汇聚等关键技术，自主研制成功国内首台多路并联超高功率脉冲装置，在负载上实现了峰值近千万安培、前沿约千万分之一秒的电流输出，技术指标达到国际同类装置先进水平!
这一台在中国核武器研究进程中具有标志性意义的科学实验装置的建成，使中国成为世界上极少数独立掌握数十万亿瓦级超高功率脉冲加速器设计和建造技术的国家，是中国高功率脉冲技术发展的又一个里程碑!
伴随着1996年全面禁止核武器试验条约的签署，如何在实验室条件下，创造出接近核武器爆炸产生的极端高温、高压、高密度、强辐射条件，成为新时期核武器研究能否有效开展的关键。
脉冲功率技术是以电能为基础，通过对能量在时间和空间上进行压缩，并在特定负载上快速释放，获得极高的功率输出的一门实验科学，是在实验室条件下产生极端高温、高压、高密度、强辐射条件的有效手段。
中国脉冲功率技术研究的先驱、老一辈科学家王淦昌院士曾经指出：“高功率脉冲技术是当代高科技的主要基础学科之一。”采用超高功率脉冲装置驱动柱形金属丝阵负载，使其气化并向轴心箍缩(即Z箍缩)，能产生极强的X射线辐射，可以用来研究核武器中的辐射输运和聚变点火等问题，同时在惯性约束聚变、辐射效应、天体物理等前沿科学研究领域也具有非常重要的价值。
近几十年来，由于军事应用需求的强烈牵引，高功率脉冲技术成为主要的有核国家研究的焦点，美国投入了大量人力物力，先后建立了一系列超大脉冲功率装置，典型的Z箍缩研究装置有土星装置和ZR装置，俄罗斯也先后建成S-300和Angara-5-1装置。与之相比，中国起步较晚，基础薄弱。
为适应新时期核武器研究的需要，必须拥有具备足够驱动能力的综合实验平台，以此为基础加强精密物理实验设计、高精度多物理量诊断测试、数值模拟 及理论分析等方面的能力。经过精心论证，上世纪末，中物院启动了大型多路超高功率脉冲装置的相关研究工作，并对已有平台进行技术改造，开始了原理探索及关键技术研究。
在此基础上，本世纪初，中物院向国家提出了适合中国国情的研究发展计划建议，其中最关键的第一步，就是研制Z箍缩初级试验平台——聚龙一号并开展相应的物理实验研究。
2004年，国家批复中物院正式启动相关工作，装置的技术指标确定为输出电流八百万至一千万安培，电流脉冲上升时间小于千万分之一秒，功率超过20万亿瓦。这样的装置系统极为复杂，技术难度和风险非常高，国内的技术基础十分薄弱，材料、设计、加工等各方面都面临极大的挑战。
在聚龙一号装置的总体设计方案中，同步触发方案是其“灵魂”之所在。这是由于电流巨大，聚龙一号装置需由24路超高功率脉冲功率装置并联而成， 每一路能量的释放由一个激光触发开关控制。为保证开关动作的一致性，激光实际出光时间与设定值的误差不能超过两亿分之一秒。如果将从电容器充电开始到最后能量释放完成的时间(约100秒)放大展宽至一千年，那么上述时间误差仅相当于1.5秒，其技术难度可想而知。为了实现这一技术指标，必须设计出完善的激光触发开关同步触发方案。
当时，美国Z装置是采用一台能量很大的激光器，分为36路激光去触发36个开关。如果直接借鉴美国的经验，技术风险会降低很多，但是该方案对激光器能量要求高、光路极其复杂、稳定性不高。2005年，项目负责人邓建军研究员、脉冲功率研究室主任谢卫平研究员带领团队结合装置研制特点，原创性地提出了采用12台激光器、每台激光器触发两个开关的技术路线，这样既能保证开关触发的同步性，触发光路也极为简化，原理上具有非常优越的性能;同时具备维护和运行效率高的特点。
由于国际上毫无先例，当时这方案甫一提出，受到了国内部分相关专家的质疑。在激光触发方案专题论证咨询会上，国内从事激光器研究的权威专家认为，国内尚无满足要求的激光器，而且按照这种激光器的常规的控制方式和水平，出光时间要达到所需的精度几乎是不现实的。
面对诸多质疑，邓建军率领项目组在开展了大量关键技术攻关的基础上，进一步对方案和验证性样机相关实验数据进行了充分的分析和细致论证，证实了 该方案可行性，并最终取得了成功。在随后2006年的首届亚欧脉冲功率会议上，聚龙一号项目团队交流了激光开关的技术方案，引起了美方的高度重视。 2007年，美国圣地亚实验室Z装置升级完成，其激光开关的触发方案也改为由36台小激光器触发，再次证明了这一方案的先进性。
总体技术方案既定，标志着聚龙一号装置研制的大幕正式拉开。这将是漫长的远征，在这条路上将会有激流险滩般的高歌猛进，也会有深山峡谷般的跌宕起伏。然众志成城何惧艰难险阻，且看沧海横流英雄聚、云起龙骧写豪情!流体物理研究所科研人员在每一个岗位上都焕发出最大的创造活力，汇聚成为无坚不摧的洪流!
2012年3月，聚龙一号装置整机安装工作全部结束。直径约33米、高度近7米的聚龙一号装置傲然矗立。它由储能系统、脉冲形成与传输系统、电流汇聚系统、物理负载系统和辅助系统等组成，包含了1440台脉冲电容器、720个场畸变开关、24台激光 触发气体开关、12台高性能激光器。
2013年6月，由国内加速器、脉冲功率技术和等离子体物理专家组成的测试组，对聚龙一号装置相关技术指标进行现场测试。测试结果表明，在驱动 箔套筒负载条件下，装置输出了近千万安培峰值电流;在钨丝阵Z箍缩负载条件下，装置输出了九百万安培峰值电流，X射线千焦耳，X射线万亿瓦。装置输出电流的水平处于国际同类装置的先进水平!
邓建军、谢卫平等针对聚龙一号的性能特点，配合当前的研究重点内容，对测试实验和物理实验进行了统筹策划。通过以聚 龙一号这一大型多路并联的超高功率脉冲强流装置为加载平台，在长脉冲和短脉冲两种工作模式下，驱动不同类型的物理负载，产生超高压、超高温、强辐射、强磁场等极端物理环境，进一步深入开展强X射线辐射源相关物理研究、脉冲功率驱动的聚变科学与技术研究、重大基础前沿科学研究及探索。
在所开展的七百万至九百万安培电流驱动水平下的丝阵等离子体内爆物理实验中，科研人员在国内首次获得了功率大于50万亿瓦、能量大于500千焦 的X光辐射，以及清晰的丝阵内爆图像。在五百万至七百万安培长脉冲电流驱动下的磁驱动准等熵压缩物理实验研究中，超高速飞片发射达到的峰值速度约每秒11.5公里，获得了达到120万大气压的峰值磁压力，这是目前国内脉冲功率技术领域所能获取准等熵压力的最高值。
此外还开展了多路超高功率脉冲装置分时 放电技术、高功率密度能量传输与汇聚等高功率脉冲技术的实验研究。截至2014年6月，经过共计120余次实验的历练，不仅充分证明了聚龙一号装置能够产 生瞬间功率高达数十万亿瓦、温度数百万度的X射线辐射，也可以产生高达数百万大气压的加载压力，同时利用该装置取得了一批达到国际先进水平的Z箍缩物理实 验结果。
2013年10月10日，聚龙一号顺利通过了国家级鉴定。这一项目的建设，为该技术领域新概念和长远发展方向探索奠定了重要基础，成为我国高功率脉冲技术发展的又一个里程碑!
2014年6月，在美国华盛顿举行的第41届国际等离子体科学会议暨第20届国际高功率离子束学术会议上，邓建军受大会组委会邀请，作了题为 “Overview of pulsed power researches at CAEP(中物院脉冲功率技术研究概述)”的全体大会特邀报告。报告对中物院在脉冲功率科学领域的发展进行了阐述，对取得的成果和进展进行了交流，引起了 国际上的极大关注和高度赞誉，美、俄、法等国的参会专家纷纷表达了想与中国合作开展研究的意愿。
聚龙一号项目的成功，是中国在新的历史时期，核武器科学技术研究实验设施的重大进展，将对核武器物理研究产生重要的影响。同时，也将为聚变能源 科学、材料科学等前沿科技的发展创造有利的条件。项目研究过程中的重重难关造就了一支素质良好、善于协同攻关、能打硬仗的队伍，在科研管理、装置设计、物理实验技术、理论和数值模拟、负载及靶的制备技术以及诊断技术等方面积累了雄厚的底蕴。
聚龙一号装置庞大繁杂而又极为精密，各个部分环环相扣、丝丝相关，需攻克的单元技术难关高达数十项之多，其中有多项技术是世界级难题。
在几乎是从零开始的研究过程中，邓建军、谢卫平等人精心筹划、积极协调技术攻关和装置建设，并亲力亲为，坚持参加项目组重要的技术讨论并果断决 策;项目组核心攻关团队成员丰树平研究员、王勐研究员、李洪涛研究员、宋盛义研究员、何安副研究员、卫兵高级工程师和分系统负责人与成员一起凭借敏锐物理嗅觉在迷雾中探寻规律，在脑力极度碰撞中迸射出智慧火花，终于铸就了一个个单元项目的成功。
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