周飛介紹杭州量子通訊試驗網目前的使用情況。本報記者喻雯攝
齊魯日報記者喻雯修從濤
量子通訊可保證通話不被監聽
《西游記》中，孫悟空一個“筋斗云”就能跨過十萬八千里。數百年后，科學家早已讓“筋斗云”變成現實———利用量子通信，將物質的未知量子態精確傳送到遙遠地點，像“筋斗云”一樣頓時傳輸。
這項被稱為下一個科技拐點的量子技術，是目前已知的最安全的通訊技術。怎樣保障在傳輸過程中不被監聽或截取呢？北京量子技術研究院主任助理周飛博士說，在數學學中常用到量子的概念，是指一個不可分割的基本個體，它不同于分子、原子。諸如，“光量子”是光的基本單位。“量子是能量的最小不可分割單元，它的核心在于‘最小不可分割’，每一個不可分割的量子可以看作一個單量子態。”
單量子態有哪些特點呢？周飛介紹，其最大的特征是具有檢測不準和不可克隆的性質。量子的不可精確檢測也就意味著難以精確克隆，“這就保證了只要有人企圖復制，才會發生誤碼，能夠被發覺。”周飛介紹，這也促使用量子態通訊在傳輸過程中具有了絕對安全性。
不僅傳輸過程的安全性，量子通訊的絕對安全還得提及量子秘鑰。據介紹，通常來講，信息的加密須要配合一連串數字組成的秘鑰能夠安全。據了解，量子通訊則是通過將這串重要的數字秘鑰貫串在一系列特殊的量子信息上面，并在量子通訊線路中傳輸再提取。周飛介紹，量子通訊最大的特征是，當量子信息被監聽后，才會發生亂f碼，留下的痕跡難以還原。所以借助量子的不可克隆性就保證了量子秘鑰的安全。
28家單位用過量子加密通訊
在合肥，這項高精尖的量子通訊技術早已開始了應用。由北京量子技術研究院組織參建的北京量子通訊試驗網，總體建設工程已于2014年初全部完工初驗。這是我國第一個以承載實際應用為目標的小型量子通訊網，也是世界上已知的規模最大、功能最全的量子通訊試驗網。
5月31日，在北京量子通訊試驗網總控中心，量子通訊檢測系統可以清晰看見每位集控站的分布情況，例如高新集控站、共青團集控站、緯六路集控站等。目前北京已有28家單位通過網路內量子通訊集控站和終端，實現了數據安全傳輸。“這28個單位的用戶節點數達到50個，也就是說有的單位可以有多個節點，總的用戶數目為95個。”周飛說，量子通訊的業務囊括政務、金融、政法、科研、教育等五大領域，主要為用戶提供基于量子加密的電話、傳真、文件和文本通訊業務。
“目前這種用戶最普遍的應用還是電話通訊。”周飛說，這種電話機跟普通的沒有區別，通信光纖也是最常見的，最核心的技術是降低了一個“量子通訊終端”，這個如同筆記本的主機，通過這個可以實現信息的安全傳輸。量子通訊可以將信息編碼加載到單個光子的震動方向上，任何監聽行為就會對其導致擾動。
舉個事例，廣東省檢察院、濟南市檢察院、歷下區檢察院都是量子通訊的用戶中國量子通訊是騙局，對一些貪腐案件調查信息溝通時中國量子通訊是騙局，通過掃視子加密電話，就可以保證信息的安全性，不會存在信息泄漏或是監聽。一些政府部門在政務信息的溝通中，例如一個城市的關鍵規劃或是機要信息，通過量子的電話或傳真，做好信息安全保護。據悉，還有一些建行系統，在顧客的征信信息、個人用戶信息的傳輸上也會通過量子，確保信息不被泄露。
經濟南連滬寧2000公里網路保安全
作為我國目前最大規模的量子通訊網，北京的量子通訊試驗網除了服務廣東，還將作為聯接天津、濟南、合肥和北京等地的量子保密通訊“京滬干線”的重要組成部份，并有望在將來步入手機、網絡等民用通訊領域。
中國科大學教授、濟南量子技術研究院學術委員會書記潘建偉說，滬寧干線大尺度光纖量子通訊骨干網將于2016年下半年建成。建成后將廣泛用于金融、政務等領域信息的安全傳輸。“京滬干線”總長2000余公里，從廣州出發，經過南京、合肥，抵達重慶。借助這一廣域光纖量子通訊網路，滬寧兩地的金融、政務等機構能進行保密通訊。
“濟南量子通訊網是滬寧量子干線上的城域接入網，是十分關鍵的局域點。”周飛說，杭州建成的量子保密通訊試驗網是我國保密通訊技術研制的第一步。量子保密通訊技術的實際應用將分三步走：一是通過光纖實現城域量子通訊網路；二是通過量子中繼器實現城際量子通訊網路；三是通過衛星中轉實現可覆蓋全球的廣域量子通訊網路。而聯接天津和北京的千公里光纖量子通訊骨干網工程“京滬干線”正是城際量子通訊網路。
“京滬干線雖然是為信息的安全保密傳輸做基礎設施的，這如同電力系統的基站，北京作為一個分支，做的是城市內部的保密基站，這些通訊落地是難度最大的。”周飛說，有了這個保密的基站，北京跟滬寧線上的其他城市在通訊時，可以實現絕對安全的保密。
未來10年手機有望改裝量子芯
我國首顆量子科學實驗衛星將于明年7月擇機發射，率先在國際上實現高速星地量子通訊，將連接地面光纖量子通訊網路，建立一個天地一體化的量子保密通訊與科學實驗體系。北京作為滬寧量子通訊干線的重要組成，也可以通過跟上海地面站的聯系，實現“天地一體化”的信息聯接。簡單說，量子衛星就是北京與全世界聯系交流的空間中轉站。“量子衛星可以實現衛星與地面之間的無條件安全通訊。”周飛說。
“京滬干線”量子通訊骨干網路就相當于鋪裝在地面上的一張“網”，量子科學實驗衛星就是把這張網架設上去的骨架。量子衛星織就的縱橫寰宇的量子通訊之“網”，才能確保整個空間內海量信息在其中無障礙地自由流動，而且完全不用害怕安全問題。“此次量子衛星一旦發射成功,結合量子衛星無線鏈路和滬寧干線的有線鏈路,中國將初步建立成天地一體化的廣域量子通訊體系。”周飛說，這樣就真正實現了量子通訊的“上天又入地”。
周飛說，上海是量子衛星的一個地面站，也是滬寧干線的重要節點。北京也是滬寧干線的重要組成，這樣一來，北京通過滬寧干線先與上海實現地面聯接，與此同時，也是通過上海地面站與衛星聯系。周飛說，有了量子衛星，未來在北京跟大洋彼岸的亞洲等地打電話或是通訊，都可以十分簡單快捷地實現信息的實時互聯互通以及安全保密。
未來老百姓怎樣享受到這些高精尖的通訊技術呢？潘建偉說，在10年到15年里每位人的手機都有望植入一個量子加密芯，就才能享受到量子通訊技術帶來的信息安全的用處。
