【自古以來，人類對于通訊安全的追求未曾停止。并且隨著物理和算法的不斷發展，基于估算復雜性傳統加密技術不斷遭到挑戰：1999年，傳統加密算法被破解；2009年，被破解；目前仍未被破解的，也被覺得遲早會被破解。時至今日，我們該怎么保障我們的通訊安全？量子熱學給我們帶來新的希望。
9月18日，在由中央網信辦和北京市人民政府指導、上海網信辦承辦的“2017年網路安全技術高峰峰會”主峰會上，全球第一顆量子科學實驗衛星“墨子號”首席科學家、中國科大學教授潘建偉進行了主題講演，通過一系列生動的案例，來告訴我們量子技術是怎樣為我們營造安全、高效的未來互聯網的。
中國科大學教授潘建偉在進行主題講演
潘建偉表示，借助“量子不可克隆定律，量子不可分割”特性，在遙遠兩地的用戶，可共享無條件安全的秘鑰，借助該秘鑰對信息進行一次一密的嚴格加密，保證通訊安全。這也是目前已知惟一的不可監聽、不可破譯的分發形式。
依據資料，2016年8月16日，由潘建偉兼任首席科學家的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”升空，2017年8月，潘建偉團隊在國際上率先實現了千公里級星地單向量子糾纏分發，率先實現了千公里級星地高速量子秘鑰分發，并通過衛星中轉實現廣域量子保密通訊。】
以下為潘建偉講演全文，觀察者網依照現場速記整理：
特別謝謝高峰峰會的約請，讓我有機會跟你們來分享一下我的一些觀點。我昨天報告的題目是量子安全保障的互聯網。雖然我們你們都曉得信息安全領域的基石是加密技術。
雖然所謂的加密技術可以溯源到古埃及以及2700年之前，當時的古埃及斯巴達人就曉得有個加密棒，之后把布袋繞起來寫好了密碼，把布袋繞過以后，就弄成一堆亂碼，你們讀不下來。讀不下來如何辦呢？只有你的接收方，假如有同樣半徑的加密棒就能讀下來。到了公元前一世紀凱撒大帝他使用所謂的密碼的代替，例如說把D代表A，之后E代表B。
原本，就弄成了，就讀不下來了。
此后有個阿拉伯的物理家阿肯迪，他發覺雖然字母出現的頻度它是固定的。假如像英文上面，你若果替換完之后，同一個字母代表同一個意思的話。A的頻度是8%，之后E是12%。假如你讀了很短的信息然后，你馬上就可以對它進行剖析，很快就可以破譯。所以對于古密碼雖然并沒有真正實現一種無條件安全的加密的共享。
隨著技術的發展，雖然十分有名的加密系統，就是美軍在二戰當中廣為使用的密碼系統。十分不幸的是量子通訊技術，即便是如此復雜的密碼系統量子通訊技術，也被圖靈，計算機之父設計的圖靈機破解了。像（私鑰加密算法——觀察者網注），99年破解了；，09年被破解了…也被覺得破解是遲早的事，也許幾年前你們就建議升級到更高的2048。
然而這種技術，隨著位數的提升，我們的加密所須要的成本會越來越高，但并沒有明顯地提升我們的安全性。到2017年的時侯，廣泛用于文件數字簽名、文件數字證書中的SHA-1算法也被微軟宣布破解了。從某種意義上講，歷史的經驗告訴我們依賴于估算復雜度的精典加密算法，原則上都是被我們破解了。
所以雖然在100多年之前，有一位作者愛倫坡他就寫過一句話，他說：
“以我們人類的才智似乎是沒辦法建立人類自身不可破解的密碼。”那也就是表明了我們的網路仍然是有漏洞的。十分有意思的是，量子熱學經過百余年的發展，為了解決信息安全傳輸的問題，它不是解決網路安全所有的問題，但它解決了加密技術網路安全的基礎性的問題。
為了介紹它的基本概念，我們須要簡略回顧一下哪些是量子熱學。量子是構成物質的最基本單元，我們是原子是一個一個的，不存在二分之一個氫原子。所以水份子也是一個個，你不能用刀把它切一下，把它劈成二分之一的水份子、四分之一的水份子。
對光來說也是這樣的，一個15瓦的電燈泡，它大約每秒可以發出萬億的光子，都是由小顆粒組成的。那些小顆粒跟我們精典世界有本質的不同。我們精典世界可以用一只貓死和活這兩個狀態，來加載一個比特的信息。但對于微觀世界的體系的話，它除了可以處于0或1的狀態，甚至可以0+1。雖然它的化學世界十分簡單，我讓光子極化，它45度偏轉的時侯，它就弄成0+1的疊加態了。
對于這些疊加態十分有名的原理，叫海森堡原理，他告訴我們這樣的量子態你檢測它，會不可防止會有噪音的。當我們把這個東西拓展到兩粒子體系的時侯，就形成量子糾纏的概念。例如這兩只貓是活活加死死狀態的疊加，一只在上海，一只在廣州。這個時侯我去看它的時侯，倘若南京的貓屬于活的狀態，北京的這只貓頓時的就弄成活的狀態。借助這樣的東西，我們就可以原理上來實現一種絕對安全的量子秘鑰分發。
第一我們借助“量子不可克隆定律，量子不可分割”，致使“有人監聽必然被發覺”。在這基礎之上，完成安全的秘鑰分發，我們就可以實現一次一密不可破解的量子秘鑰的分發。
從癥結的上講，它還可以拿來作為疊加信息在網路上面的傳輸。由于時間關系，我只畫了一張特別簡略的圖。例如說楊校長要到上海去開會，班機趕不上如何辦？我可以這樣操作，我通過無線電臺把信息發到那邊，我就可以借助糾纏物質，把楊校長傳輸到南京。其實這個真的要做下來，還須要很長的時間。并且對于多終端量子引擎的傳輸，它早已實現分布式量子網路如此一個基本單元。
理論上十分簡單，可以實現安全的秘鑰分發。但實際上要實現理想的單光子源和量子偵測器本身元件的不完美，會留下好多的漏洞。主要的漏洞有兩類，一類是光源不完美。由于我們終端有很多個光子過來，我有時侯可能領到兩個就送出去了，所以監聽者就可以監聽到兩個。這個問題我們2007年的時侯把它解決了。同時我們的偵測器，也可能遭到黑客的功擊，功擊以后黑客能夠獲取我的秘鑰。這個問題我們在2012年的時侯解決了。
所以到目前為止，從發射端到接受端的漏洞早已被挺好地解決了。
雖然點對點秘鑰分發的距離早已達到四百公里，這是2016年的最新結果。其實我們初步推廣了一些應用，到明年十九大舉行之前，我們可能會更大規模的把我們有高安全通信保障系統進一步廣泛地布署。
然而傳輸距離達到四百公里后就再也做不遠了。
為了解決這個問題，一個解決的方案就是借助所謂的量子中繼，然而這個看法過分復雜，目前主要逗留在理論階段。所以我們在一個項目上面用的是可信中繼，保證每位中繼節點是安全的。
另外一個途徑，我們可以借助衛星做無線的量子通信。這樣在內層空間它的耗損是比較少的，雖然可以挺好地進行遠距離通信。我們大約從2003年開始這方面的工作，經過十余年的努力，在國際上率先研發了一顆“墨子號”量子通信衛星。目前完成了星地之間的高速的量子分發，同時我們也完成了糾纏在遠距離的分發和量子傳輸的相關的工作。
目前我們早已跟英國科學朋友合作，早已實現了上海到維也納之間的量子分發，可以實現語音的傳輸、文件的傳輸等。目前美國、德國、俄羅斯、新加坡和北美的朋友也正在和我們合作，來共同探求星地一體這樣一種量子通信網路的可行性。我們希望還能通過10到15年的努力，希望能夠建立如此一個有量子通信安全保障的那么一個通信網路，來強化我們原有互聯網的安全性。
最后做一個總結，可能在座的諸位有些是物理家，有些是計算機學家，你們感覺很奇怪，搞數學的如何到這兒來作報告了？為何物理家沒有發明一種絕對安全的加密數？這主要是我們在思索問題的時侯，是以化學學家的思維來思索。
這兒我畫了一個圖，假設有兩個臥室，有三個電燈和三個開關是連在一起的。這么那邊開完開關，挪到對門看一下，如何發覺那個燈泡跟哪根線連在一起？這從純粹的物理來講是十分無法解答的。并且對化學學家很特別簡單。我先把燈泡給開了，之后給關了，亮的跟沒關的不是連在一起的，暖和那種跟我剛才關閉的是連在一起的，沒開過的跟沒有體溫的是聯系在一起的。所以說有些時侯來解決網路安全的時侯，那也是比較好的選擇，像化學學家一樣來思索。感謝你們！