周飛介紹杭州量子通訊試驗(yàn)網(wǎng)目前的使用情況。本報(bào)記者喻雯攝
齊魯日?qǐng)?bào)記者喻雯修從濤
量子通訊可保證通話不被監(jiān)聽(tīng)
《西游記》中，孫悟空一個(gè)“筋斗云”就能跨過(guò)十萬(wàn)八千里。數(shù)百年后，科學(xué)家早已讓“筋斗云”變成現(xiàn)實(shí)———利用量子通信，將物質(zhì)的未知量子態(tài)精確傳送到遙遠(yuǎn)地點(diǎn)，像“筋斗云”一樣頓時(shí)傳輸。
這項(xiàng)被稱為下一個(gè)科技拐點(diǎn)的量子技術(shù)，是目前已知的最安全的通訊技術(shù)。怎樣保障在傳輸過(guò)程中不被監(jiān)聽(tīng)或截取呢？北京量子技術(shù)研究院主任助理周飛博士說(shuō)，在數(shù)學(xué)學(xué)中常用到量子的概念，是指一個(gè)不可分割的基本個(gè)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(gè)不可分割的量子可以看作一個(gè)單量子態(tài)。”
單量子態(tài)有哪些特點(diǎn)呢？周飛介紹，其最大的特征是具有檢測(cè)不準(zhǔn)和不可克隆的性質(zhì)。量子的不可精確檢測(cè)也就意味著難以精確克隆，“這就保證了只要有人企圖復(fù)制，才會(huì)發(fā)生誤碼，能夠被發(fā)覺(jué)。”周飛介紹，這也促使用量子態(tài)通訊在傳輸過(guò)程中具有了絕對(duì)安全性。
不僅傳輸過(guò)程的安全性，量子通訊的絕對(duì)安全還得提及量子秘鑰。據(jù)介紹，通常來(lái)講，信息的加密須要配合一連串?dāng)?shù)字組成的秘鑰能夠安全。據(jù)了解，量子通訊則是通過(guò)將這串重要的數(shù)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(dāng)量子信息被監(jiān)聽(tīng)后，才會(huì)發(fā)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(guò)量子加密通訊
在合肥，這項(xiàng)高精尖的量子通訊技術(shù)早已開(kāi)始了應(yīng)用。由北京量子技術(shù)研究院組織參建的北京量子通訊試驗(yàn)網(wǎng)，總體建設(shè)工程已于2014年初全部完工初驗(yàn)。這是我國(guó)第一個(gè)以承載實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)的小型量子通訊網(wǎng)，也是世界上已知的規(guī)模最大、功能最全的量子通訊試驗(yàn)網(wǎng)。
5月31日，在北京量子通訊試驗(yàn)網(wǎng)總控中心，量子通訊檢測(cè)系統(tǒng)可以清晰看見(jiàn)每位集控站的分布情況，例如高新集控站、共青團(tuán)集控站、緯六路集控站等。目前北京已有28家單位通過(guò)網(wǎng)路內(nèi)量子通訊集控站和終端，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)安全傳輸。“這28個(gè)單位的用戶節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)到50個(gè)，也就是說(shuō)有的單位可以有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，總的用戶數(shù)目為95個(gè)。”周飛說(shuō)，量子通訊的業(yè)務(wù)囊括政務(wù)、金融、政法、科研、教育等五大領(lǐng)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(yè)務(wù)。
“目前這種用戶最普遍的應(yīng)用還是電話通訊。”周飛說(shuō)，這種電話機(jī)跟普通的沒(méi)有區(qū)別，通信光纖也是最常見(jiàn)的，最核心的技術(shù)是降低了一個(gè)“量子通訊終端”，這個(gè)如同筆記本的主機(jī)，通過(guò)這個(gè)可以實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸。量子通訊可以將信息編碼加載到單個(gè)光子的震動(dòng)方向上，任何監(jiān)聽(tīng)行為就會(huì)對(duì)其導(dǎo)致擾動(dòng)。
舉個(gè)事例，廣東省檢察院、濟(jì)南市檢察院、歷下區(qū)檢察院都是量子通訊的用戶中國(guó)量子通訊是騙局，對(duì)一些貪腐案件調(diào)查信息溝通時(shí)中國(guó)量子通訊是騙局，通過(guò)掃視子加密電話，就可以保證信息的安全性，不會(huì)存在信息泄漏或是監(jiān)聽(tīng)。一些政府部門(mén)在政務(wù)信息的溝通中，例如一個(gè)城市的關(guān)鍵規(guī)劃或是機(jī)要信息，通過(guò)量子的電話或傳真，做好信息安全保護(hù)。據(jù)悉，還有一些建行系統(tǒng)，在顧客的征信信息、個(gè)人用戶信息的傳輸上也會(huì)通過(guò)量子，確保信息不被泄露。
經(jīng)濟(jì)南連滬寧2000公里網(wǎng)路保安全
作為我國(guó)目前最大規(guī)模的量子通訊網(wǎng)，北京的量子通訊試驗(yàn)網(wǎng)除了服務(wù)廣東，還將作為聯(lián)接天津、濟(jì)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(lái)步入手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等民用通訊領(lǐng)域。
中國(guó)科大學(xué)教授、濟(jì)南量子技術(shù)研究院學(xué)術(shù)委員會(huì)書(shū)記潘建偉說(shuō)，滬寧干線大尺度光纖量子通訊骨干網(wǎng)將于2016年下半年建成。建成后將廣泛用于金融、政務(wù)等領(lǐng)域信息的安全傳輸。“京滬干線”總長(zhǎng)2000余公里，從廣州出發(fā)，經(jīng)過(guò)南京、合肥，抵達(dá)重慶。借助這一廣域光纖量子通訊網(wǎng)路，滬寧兩地的金融、政務(wù)等機(jī)構(gòu)能進(jìn)行保密通訊。
“濟(jì)南量子通訊網(wǎng)是滬寧量子干線上的城域接入網(wǎng)，是十分關(guān)鍵的局域點(diǎn)。”周飛說(shuō)，杭州建成的量子保密通訊試驗(yàn)網(wǎng)是我國(guó)保密通訊技術(shù)研制的第一步。量子保密通訊技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用將分三步走：一是通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)城域量子通訊網(wǎng)路；二是通過(guò)量子中繼器實(shí)現(xiàn)城際量子通訊網(wǎng)路；三是通過(guò)衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)可覆蓋全球的廣域量子通訊網(wǎng)路。而聯(lián)接天津和北京的千公里光纖量子通訊骨干網(wǎng)工程“京滬干線”正是城際量子通訊網(wǎng)路。
“京滬干線雖然是為信息的安全保密傳輸做基礎(chǔ)設(shè)施的，這如同電力系統(tǒng)的基站，北京作為一個(gè)分支，做的是城市內(nèi)部的保密基站，這些通訊落地是難度最大的。”周飛說(shuō)，有了這個(gè)保密的基站，北京跟滬寧線上的其他城市在通訊時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)絕對(duì)安全的保密。
未來(lái)10年手機(jī)有望改裝量子芯
我國(guó)首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星將于明年7月?lián)駲C(jī)發(fā)射，率先在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)高速星地量子通訊，將連接地面光纖量子通訊網(wǎng)路，建立一個(gè)天地一體化的量子保密通訊與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。北京作為滬寧量子通訊干線的重要組成，也可以通過(guò)跟上海地面站的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)“天地一體化”的信息聯(lián)接。簡(jiǎn)單說(shuō)，量子衛(wèi)星就是北京與全世界聯(lián)系交流的空間中轉(zhuǎn)站。“量子衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與地面之間的無(wú)條件安全通訊。”周飛說(shuō)。
“京滬干線”量子通訊骨干網(wǎng)路就相當(dāng)于鋪裝在地面上的一張“網(wǎng)”，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星就是把這張網(wǎng)架設(shè)上去的骨架。量子衛(wèi)星織就的縱橫寰宇的量子通訊之“網(wǎng)”，才能確保整個(gè)空間內(nèi)海量信息在其中無(wú)障礙地自由流動(dòng)，而且完全不用害怕安全問(wèn)題。“此次量子衛(wèi)星一旦發(fā)射成功,結(jié)合量子衛(wèi)星無(wú)線鏈路和滬寧干線的有線鏈路,中國(guó)將初步建立成天地一體化的廣域量子通訊體系。”周飛說(shuō)，這樣就真正實(shí)現(xiàn)了量子通訊的“上天又入地”。
周飛說(shuō)，上海是量子衛(wèi)星的一個(gè)地面站，也是滬寧干線的重要節(jié)點(diǎn)。北京也是滬寧干線的重要組成，這樣一來(lái)，北京通過(guò)滬寧干線先與上海實(shí)現(xiàn)地面聯(lián)接，與此同時(shí)，也是通過(guò)上海地面站與衛(wèi)星聯(lián)系。周飛說(shuō)，有了量子衛(wèi)星，未來(lái)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(jiǎn)單快捷地實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)互聯(lián)互通以及安全保密。
未來(lái)老百姓怎樣享受到這些高精尖的通訊技術(shù)呢？潘建偉說(shuō)，在10年到15年里每位人的手機(jī)都有望植入一個(gè)量子加密芯，就才能享受到量子通訊技術(shù)帶來(lái)的信息安全的用處。
