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跨越半個地球 首次洲際量子保密通信傳遞哪些信號
2017-09-29 23:02:43 來源: 新華社
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  新華社北京9月29日電題:跨越半個地球 首次洲際量子保密通信傳遞哪些信號

  新華社記者董瑞豐、周琳、徐海濤

  “你好!”29日,從中國發出的一聲問好,通過量子保密“京滬幹線”,又經過“墨子號”衛星,跨越了半個地球來到奧地利。這是歷史上首次洲際量子保密通信,通話內容經過量子加密後無法破解。

  一次簡短的通話,留下濃墨重彩的一筆。如此長距離、實用化的量子保密通信,意味著覆蓋全球的量子通信網絡已離我們越來越近,中國在迎接“第二次量子革命”中走在了前列。

  量子“天地對接”:保密通信突破千公裏級

  29日下午,中國科學院院長白春禮與奧地利科學院院長安東·塞林格通過量子保密通信網絡進行了一次視頻通話。

  這次通話使用的量子密鑰,信號是這樣“走”的:先通過“京滬幹線”北京控制中心與“墨子號”衛星興隆地面站的連接,打通天地一體化廣域量子通信的鏈路,然後通過“墨子號”與奧地利地面站的衛星量子通信,來到7000多公裏以外的歐洲。

  稍早之前,白春禮見證了“京滬幹線”正式開通,並用量子加密視頻會議係統分別與合肥、濟南、上海、新疆等地成功通話。

  “京滬幹線”是一條連接北京、上海,貫穿濟南和合肥的量子通信骨幹網絡,全長2000余公裏,可滿足上萬名用戶的密鑰分發業務需求。通過這條線路,交通銀行、工商銀行、阿裏巴巴集團也實現了京滬異地數據的量子加密傳輸等應用。

  從百公裏級的實驗,到千公裏級的實際應用,中科院量子信息與量子科技創新研究院研究團隊不斷取得突破,先後攻克了高速量子密鑰分發、高速高效率單光子探測、可信中繼傳輸和大規模量子網絡管控等關鍵技術難題。

  “能夠進行這麼長距離、多節點的量子保密通信,尤其是國外節點並非由我們建設,説明‘天地一體’量子通信網絡是穩定、兼容的,可以實用化。”“京滬幹線”項目首席科學家潘建偉院士説。

  信息不再“裸奔”:數據加密實現質的飛躍

  網購時有沒有想過,交易信息真的安全嗎?這些信息都經過加密,但並非不可破解。

  通過“京滬幹線”把銀行的一筆錢從上海轉賬到北京——這是現場演示的量子保密通信一個實際應用。“京滬幹線”項目工程總師陳宇翱説,由于量子具有“不可分割”“測不準”“不可克隆”等特性,量子保密通信在原理上是絕對安全、不可破解的。

  科學家這樣解釋:首先,由于“不可分割”,竊聽者無法分割出半個量子進行測量;其次,測量必然會改變量子的狀態,竊聽者也不能截取量子之後,去測量它的狀態,因為這樣竊聽行為會暴露;第三,未知的量子態無法被精確復制,竊聽者即使截取了量子,也不能精準復制量子狀態來竊聽,得到的只能是“偽碼”。

  這項技術並不局限于實驗室裏。我國已經率先將量子通信帶到了日常生活中,讓以量子密鑰通信終端設備、全通光交換、網絡路由設備為核心的量子信息安全係統,為涉密信息“保駕護航”。

  “基于量子密鑰分發的保密通信在我國實用化比較早,已經有了一批應用量子密鑰的商用加密通信産品,包括量子U盾等。”科大國盾量子技術股份有限公司總裁趙勇説,未來一兩年,量子密鑰分發設備有望發布國家標準。

  科大國盾承擔了此次洲際量子通信的部分關鍵設備研制。事實上,“京滬幹線”培育了量子通信的制造業和服務業,多數基礎設備都是由中國企業自主研發和制造的。

  不過,趙勇也表示,想要規模應用量子通信,還需要技術不斷突破,解決損耗引起的速率下降和距離受限等問題,突破的方向包括提高發光頻率、提高探測效率以及各種新技術。

  顛覆式創新:“第二次量子革命”搶佔前沿

  在20世紀,“量子革命”孕育出激光、半導體、核能等技術,發展出光通信、電子計算機、手機、互聯網等改變人類文明進程的重大應用。進入新世紀,以“量子調控”為特徵的“第二次量子革命”拉開序幕。

  在新的徵程中,中國正領跑。

  成功發射全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”,成功研發世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機,成功實現千公裏量子糾纏分發、星地量子密鑰分發和地星量子隱形傳態……去年以來,我國科學家在量子科研領域連續獲得世界級突破。

  一係列“顛覆式創新”將被催生。跨越歐亞大陸的量子通話,展示著廣域量子通信應用的雛形。據了解,國內多家銀行與證券機構已開始進行同城數據備份、加密傳輸、網上銀行加密、異地災備及視頻會議等量子保密傳輸的示范應用。

  美國、歐盟紛紛制定實施新的國家量子科學發展計劃,日本也正在進行量子通信衛星實驗。搶佔“第二次量子革命”制高點的國際競爭日趨激烈。

  對于量子時代的科研與應用,我國科學家有著清晰的路線圖:通過量子通信研究,從初步實現遠程量子通信網,到實現多橫多縱的全球量子通信網絡;通過量子計算研究,為大規模計算難題提供解決方案,實現大數據時代的信息有效挖掘;通過量子精密測量研究,實現新一代定位導航、激光制導、水下定位、醫學檢測等。

  “在新一輪的科研比拼中,我們的科研工作者將以時不我待的精神,艱苦奮鬥、勇攀高峰。”白春禮説。

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【糾錯】 責任編輯: 孫廣見
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