量子通信：领跑世界.doc

1 量子通信:领跑世界中国在量子通信领域研发起步早,技术积淀较深,目前已走在世界前列近年来, 网络信息安全问题日益加剧了人们的忧虑和关注, 传统保密通信技术自身的安全性正面临挑战。量子通信作为能够提供无条件安全性保证的高效信息安全解决方案受到世界各国政府、学术界和产业界的广泛关注。中国在量子通信领域研发起步早, 技术积淀较深, 目前已走在世界前列。 5月9 日,中国科学院院士、中科大常务副校长潘建伟出席“新未来人工智能论坛”时表示,量子通信卫星将按照原定计划在 7 月份发射。如果此次卫星成功发射,中国将在全球首次实现卫星和地面之间的量子通信,结合地面已有的光纤量子通信网络,将初步构建广域量子通信体系。美国媒体认为, 中国的量子科学实验卫星( QUESS ) 并不仅仅是一个科学实验项目, 实际上中国已经成为了全球量子通信技术的领先者, 量子科学实验卫星将成为把尖端科技转化为中国在全球范围内战略资产的基石。据潘建伟介绍, 2000 公里量子保密通信“京沪干线”也将在今年年底建成。 3月 17 日,我国“十三五”规划纲要正式发布,“量子通信与量子计算机”被列入国家科技创新 2030 重大科技项目,未来 5 年,我国将着力构建量子通信网络。 2 量子通信是什么作为与相对论并列的现代物理学基石,量子论是 20 世纪最伟大的理论之一, 但其神奇之处也让很多人“难以理解”。“量子世界像骰子一样难以预测, 迄今还没有谁敢说了解它, 任何科学探险都不如量子之旅惊险和神奇。”中科院自然科学史研究所研究员董光璧说。量子有很多奇妙的特性, 比如在量子通信中起着重要作用的“量子纠缠”,曾被爱因斯坦等科学家称作“幽灵般的超距离作用”。美国科学家、诺贝尔物理学奖获得者弗兰克? 维尔切克曾用《格林童话》中《两兄弟》故事打比方:“量子纠缠”就像一对有“心灵感应”的双胞胎,长得分不清彼此;他们也心灵相通,即便天各一方,弟弟有难,哥哥即刻得知。目前, 量子密钥分发和量子隐形传态都被称为量子通信。量子密钥分发可以建立安全的通信密码, 通过一次一密的加密方式实现点对点方式的安全经典通信。具体做法是用弱相干光源发射光子,因为弱相干光源弱到一定程度, 光子是一个一个往外蹦的, 以此代替单光子源。把一个信息编码在一个光子上,一个光子有着不同的量子态,代表着 0和1 ,把光子通过光纤发射过去,接收方接到密钥后进行解码。本质上说, 量子密钥分发其实依旧依托于光纤通信, 而单光子具有不可分割性是量子密码安全性的物理基础, 因而量子密钥分配并非颠覆经典通信,更像是给经典通信增加了一把量子密码锁。现有的量子密钥分发技术可以实现实验室状态下 200 公里以上的量子通信, 再辅以光开关等技术, 还可以实现量子密钥分发网络。目前, 开始 3 产业化的是量子密钥分配, 而不是量子隐形传态, 比如北京到上海的量子通信干线、沪杭量子通信干线、陆家嘴量子通信金融网等都属于量子密钥分配。量子态隐形传输是基于量子纠缠态的分发与量子联合测量( 量子纠缠是指两个量子态具有相干性或处于关联状态, 量子纠缠态分发是指制备纠缠粒子对,将不同的粒子对发往不同的地方) ,在经典通信的辅助下实现量子态的空间转移而又不移动量子态的物理载体。据潘建伟介绍,量子隐形传态技术具备不可分割、不可克隆的特性, 可以抵御窃听密钥的分发,确保通过其加密的内