“你好！”9月29日，從中國發(fā)出的一聲道謝，通過量子保密“京滬干線”，又經(jīng)過“墨子號”衛(wèi)星，跨越了半個月球來到瑞士。這是歷史上首次洲際量子保密通訊，通話內(nèi)容經(jīng)過量子加密后難以破解。
一次簡略的通話，留下濃墨工筆的一筆。這么長距離、實用化的量子保密通訊，意味著覆蓋全球的量子通訊網(wǎng)路已離我們越來越近，中國在迎接“第二次量子革命”中走在了前列。
量子“天地對接”：保密通訊突破千公里級
29日早晨，中國科大學教授白春禮與法國科大學教授安東·塞林格通過量子保密通訊網(wǎng)路進行了一次視頻通話。
此次通話使用的量子秘鑰，訊號是這樣“走”的：先通過“京滬干線”北京控制中心與“墨子號”衛(wèi)星興隆地面站的聯(lián)接，打通天地一體化廣域量子通訊的鏈路，之后通過“墨子號”與法國地面站的衛(wèi)星量子通訊，來到7000多公里以外的亞洲。
稍早之前，白春禮見證了“京滬干線”正式開通，并用量子加密視頻大會系統(tǒng)分別與西安、濟南、上海、新疆等地成功通話。
“京滬干線”是一條聯(lián)接天津、上海，貫串南京和鎮(zhèn)江的量子通訊骨干網(wǎng)路，全長2000余公里，可滿足上萬名用戶的秘鑰分發(fā)業(yè)務需求。通過這條線路，交通建行、工商建行、阿里巴巴集團也實現(xiàn)了滬寧異地數(shù)據(jù)的量子加密傳輸?shù)?a href='http://www.njxqhms.com/gaozhongwuli/jiaoxueshipin/30686.html' title='第二學期化學實驗室工作總結(jié)' target='_blank'>應用。
從百公里級的實驗，到千公里級的實際應用，中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院研究團隊不斷取得突破，先后攻破了高速量子秘鑰分發(fā)、高速高效率單光子偵測、可信中繼傳輸和大規(guī)模量子網(wǎng)路管控等關(guān)鍵技術(shù)困局。
“能夠進行如此長距離、多節(jié)點的量子保密通訊，尤其是美國節(jié)點并非由我們建設，說明‘天地一體’量子通訊網(wǎng)路是穩(wěn)定、兼容的，可以實用化。”“京滬干線”項目首席科學家潘建偉教授說。
信息不再“裸奔”：數(shù)據(jù)加密實現(xiàn)質(zhì)的飛越
網(wǎng)購時有沒有想過，交易信息真的安全嗎？這種信息都經(jīng)過加密，但并非不可破解。
通過“京滬干線”把建行的一筆錢從北京匯款到上海——這是現(xiàn)場演示的量子保密通訊一個實際應用。“京滬干線”項目工程總師陳宇翱說人類首次實現(xiàn)量子通訊，因為量子具有“不可分割”“測不準”“不可克隆”等特點，量子保密通訊在原理上是絕對安全、不可破解的。
科學家這樣解釋：首先，因為“不可分割”，監(jiān)聽者難以分割出半個量子進行檢測；其次，檢測必然會改變量子的狀態(tài)，監(jiān)聽者也不能截取量子以后，去檢測它的狀態(tài)，由于這樣監(jiān)聽行為會曝露；第三，未知的量子態(tài)未能被精確復制，監(jiān)聽者雖然截取了量子，也不能精準復制量子狀態(tài)來竊聽，得到的只能是“偽碼”。
這項技術(shù)并不局限于實驗室里。我國早已率先將量子通訊帶到了日常生活中，讓以量子秘鑰通訊終端設備、全通光交換、網(wǎng)絡路由設備為核心的量子信息安全系統(tǒng)，為涉密信息“保駕護航”。
“基于量子秘鑰分發(fā)的保密通訊在我國實用化比較早，早已有了一批應用量子秘鑰的商用加密通訊產(chǎn)品，包括量子U盾等。”科大國盾量子技術(shù)股份有限公司總裁趙勇說，未來一三年，量子秘鑰分發(fā)設備有望發(fā)布國家標準。
交大國盾承當了這次洲際量子通訊的部份關(guān)鍵設備研發(fā)。事實上，“京滬干線”培育了量子通訊的制造業(yè)和服務業(yè)，多數(shù)基礎設備都是由中國企業(yè)自主研制和制造的。
不過，趙勇也表示，想要規(guī)模應用量子通訊，還須要技術(shù)不斷突破，解決耗損導致的速度增長和距離受限等問題，突破的方向包括提升發(fā)光頻度、提高偵測效率以及各類新技術(shù)。
顛覆式創(chuàng)新：“第二次量子革命”搶占前沿
在20世紀，“量子革命”孕育出激光、半導體、核能等技術(shù)，發(fā)展出光通訊、電子計算機、手機、互聯(lián)網(wǎng)等改變?nèi)祟愇拿鬟M程的重大應用。步入新世紀，以“量子調(diào)控”為特點的“第二次量子革命”拉開帷幕。
在新的征程中，中國正領跑。
成功發(fā)射全球首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”，成功研制世界上第一臺趕超初期精典計算機的光量子計算機，成功實現(xiàn)千公里量子糾纏分發(fā)、星地量子秘鑰分發(fā)和地星量子隱型傳態(tài)……去年以來，我國科學家在量子科研領域連續(xù)獲得世界級突破。
一系列“顛覆式創(chuàng)新”將被催生。跨越歐亞臺灣的量子通話，展示著廣域量子通訊應用的雛型。據(jù)了解，國外多家建行與期貨機構(gòu)已開始進行同城數(shù)據(jù)備份、加密傳輸、網(wǎng)上建行加密、異地災備及視頻大會等量子保密傳輸?shù)氖痉稇谩?span style="display:none">YGp物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
日本、歐盟紛紛制訂施行新的國家量子科學發(fā)展計劃，俄羅斯也正在進行量子通訊衛(wèi)星實驗。占據(jù)“第二次量子革命”制高點的國際競爭日趨激烈。
對于量申時代的科研與應用，我國科學家有著清晰的路線圖：通過量子通訊研究，從初步實現(xiàn)遠程量子通訊網(wǎng)，到實現(xiàn)多橫多縱的全球量子通訊網(wǎng)路；通過量子估算研究，為大規(guī)模估算困局提供解決方案，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)時代的信息有效挖掘；通過量子精密檢測研究，實現(xiàn)新一代定位導航、激光制導、水下定位、醫(yī)學檢查等。
“在新一輪的科研比拼中人類首次實現(xiàn)量子通訊，我們的科研工作者將以時不我待的精神，堅苦拼搏、勇攀高峰。”白春禮說。