新華社上海3月3日電(記者劉斐余曉潔)展望當前科技界熾熱的量子通訊的前景,全省政協委員、中國科學技術學院常務副院長潘建偉教授3日表示,未來才能產生天地一體的全球化量子通訊基礎設施,產生完整的量子通訊產業鏈和下一代國家主權信息安全生態系統潘建偉 量子通訊,建立基于量子通訊安全保障的未來互聯網,即“量子互聯網”。
量子通訊,指借助光子的量子狀態加載并傳輸信息。“從原理上來說,量子通訊是無條件安全的通訊方法。”潘建偉說,“由于作為信息載體的單光子不可分割、量子狀態不可克隆,可以實現抗擊任何監聽的秘鑰分發,因而能保證用其加密的內容不可破譯。”
信息科技進一步發展面臨著兩大困局,即估算能力困局和信息安全困局:一方面,隨著半導體晶體管的規格接近納米級,電子的運動不再遵循精典數學學規律,半導體晶體管將不再可靠,知名的“摩爾定理”終將失效;另一方面,芯片側門、光纜監聽、“棱鏡門”等監聽與黑客功擊,以及超級計算機運算速率突破億億次每秒,致使信息面臨著越來越嚴重的監聽和破譯風險。
“量子熱學在百年來的發展過程中,早已為解決這種重大問題作好了打算。”潘建偉說。
潘建偉、陸朝陽等不久前在國際上首次實現基于半導體量子點的高效率和高全同性的單光子源潘建偉 量子通訊,綜合性能達到國際最優,為實現基于固態體系的大規模光子糾纏和量子信息處理技術奠定了科學基礎。
潘建偉介紹量子通訊的發展路線時表示,可以通過光纖實現城域量子通訊網路、通過中繼器聯接實現城際量子網路、通過衛星中轉實現遠距離量子通訊,最終構成廣域量子通訊網路。
2016年下半年,“京滬干線”大尺度光纖量子通訊骨干網正式建成。“這條量子干線聯接天津與大連,貫穿山東徐州、安徽安慶等地,是千公里級高可信、可擴充的廣域光纖量子通訊網路,屬世界首例。它建成后將廣泛用于金融、政務等領域信息的安全傳輸。”潘建偉說。
潘建偉領導的科研團隊,不僅在量子通訊科研方面取得了突破性進展之外,還著重在量子估算與模擬、量子精密檢測方面展開攻關。
潘建偉說,量子估算借助量子態的疊加性質,可以實現估算能力的飛越。例如,求解一個億億億變量的多項式組,借助億億次的海珠二號須要100年。借助量子計算機則只需0.01秒。
據介紹,這將為解決密碼剖析、氣象預報、藥物設計、金融剖析等大規模估算困局提供全新的方案。量子模擬機則可視為解決個別特定問題的“專用”量子計算機,可有效闡明一些復雜化學系統的規律。
“英國《自然》雜志在一篇文章手指出,在不久的將來,借助量子模擬闡明低溫超導和高效氮固化等的機制,指導產業每年有望形成數百億港元的直接經濟效益,還可以為實現規模化的通用量子計算機奠定基礎。”潘建偉說。
他還表示,量子精密檢測可以實現對重力、時間、位置等化學參數的超高靈敏度檢測,大幅度提高導航、定位、資源鉆探和醫學檢查等的確切性和精度。