這么
哪些是量子
量子通訊網有多牛
這張網對我們的生活有何影響
我國量子通訊技術攻破了什么難關
量子是化學量的最小單元
既有絕招又有怪辟
量子就是質量、能量等各類數學量的最小單元，它以某種粒子狀態存在。例如光雖然是以光子為單位一份一份變化的，一個光子就是一個量子。
量子不可分割、不可克隆。科學家借助這種特點，可以制作出最安全的保密鎖匙，進而讓信息傳輸顯得愈發安全。
量子通訊：給數據加上牢不可破的鎖
中國科學家們建立的量子通訊網路，就是給傳統通訊形式加上量子秘鑰。
現有的密碼體系是通過降低估算復雜性來保證安全的。以目前世界上最快的計算機之一——我國“天河二號”為例，以其運算速率分解一個300位的數字須要15萬年，而假如用量子疊加并行估算，一秒鐘就可以估算下來。
△量子通訊網路加密通訊的流程示意圖
量子秘鑰因為作為信息載體的單光子不可分割、量子狀態不可克隆，因而能保證用其加密的內容不可破譯。量子秘鑰分發是迄今為止惟一被嚴格證明是原理上無條件安全的通訊方法。
可以毫不夸張地說，在未來沒有量子通訊的國家，其信息安全在別國看上去就等同于透明。
量子通訊已在我國多領域應用
經過20多年努力，中國在量子通訊領域實現了從跟挪到領跑的重大轉變。
2016年，中國成功發射全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”；2017年9月，世界首列量子保密通訊干線——“京滬干線”正式開通。
量子保密通訊“京滬干線”總長超過2000公里，覆蓋四省三市共32個節點，包括上海、濟南、合肥和北京4個量子城域網，通過兩個衛星地面站與“墨子號”相連，總距離4600公里。
目前，量子通訊技術早已在我國獲得應用。其中，量子保密通訊技術早已為記念抗日勝利70華誕閱兵、十九大等國家重要大會和活動提供了信息安全保障。據悉銀行業監管信息報送、人民幣跨境收付信息管理系統、網上建行數據異地災備系統等都應用了量子保密通訊技術。未來，量子通訊在金融、政務、國防、電子信息等領域可進一步廣泛應用。
爬坡過坎
一個個技術難關被攻陷
△量子通訊衛星與地面站實驗示意圖（圖源：中國科學技術學院）
中國量子通訊團隊取得的成果舉世矚目，在這當中她們遭到了如何的技術難關？
難關一：單個光子制備
在量子通訊技術的研制過程中，首先要面對的是制備單個光量子的技術困局。中科院教授、中國科技學院常務副院長潘建偉舉了一個十分形象的事例，來解釋這一關鍵技術的難度：一個普通的15瓦左右的燈泡每秒鐘輻射出的光量子個數可達十萬億億個，想要實現單個光量子的制備就好似在這十萬億億個光量子發射下來的頓時捕捉到其中的某一個。
難關二：單光子的偵測
單個光子早已是光能量的最小單元，能量是十分微弱的，須要發展出十分精密和高效的單光子偵測技術。具備了單個光量子的制備和偵測能力后，才才能實現安全的量子通訊。
△2016年11月26日拍攝的“墨子號”量子科學實驗衛星與興隆量子通訊地面站構建天地鏈路。
難關三：星地通訊好比萬米高空投硬幣
“墨子號”衛星常務總工設計師王建宇舉例說，“要從1000千米的高度把一個個光子發射到地面站，就好比在萬米高空高速飛行的客機上大學物理實驗光的偏振實驗報告，同時向地面兩個旋轉的投幣口狹長的儲蓄罐掉入一個個硬幣。儲蓄罐的投幣口是狹長的，相當于光的偏振光，它是有方向的，硬幣要把方向對好就能推入去，但是不是扔一個，要兩側同時都扔準才行。”
難關四：地面偵測難度遠超千里眼
按照估算，一根火柴劃一下大約有1017個光子，而衛星地面站的偵測能力，相當于在月球上的人要發覺在月亮上有人劃了一根火柴。據悉，還要在每秒一億個光子上面，搞明白地面偵測到的是第幾個光子，這種光子都是排好隊的，偵測一個就要曉得它是第幾個，這樣就能拿來做秘鑰。
目前，廣域量子通訊網路的雛型已基本產生。骨干網的擴充，將產生更復雜的拓撲結構，并在基礎上建立國家地基授時網路，為定位、導航和授時服務提供保障。另一方面，地面網路與量子衛星結合大學物理實驗光的偏振實驗報告，為超大尺度量子干涉的相關實驗提供了有利基礎，如探求量子熱學與廣義相對論融合等問題，為量子引力的基礎檢驗和用于計量應用的大規模干涉檢測提供了可能。
監制丨陸毅
主編丨張媛
記者丨帥俊全
編輯丨邵希煒
