出品|網易新聞大學
作者|鐵流
近來五年，中國在量子通訊領域不斷傳出好消息。
2015年，中國科技學院蘇州微尺度物質科學國家實驗室的潘建偉教授、陸朝陽院士等，完成了關于“多自由度量子隱型傳態”的研究，這項成果名列當初國際數學學領域十項重大突破榜首。
2016年2月，工商建行用量子通訊技術，成功實現了上海支行電子檔案的同城加密傳輸。同年8月，我國首顆量子科學實驗衛星“墨子號”成功發射并實現地衛通訊。
2017年3月，量子通訊“京滬干線”開始最后階段的貫通測試。
量子通訊究竟有何神奇之處，中國量子通訊的發展又經歷了如何的過程？
中國發射的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號，《》雜志封面
難以被破譯的量子通訊
傳統的通訊加密通常是在傳輸介質和加密數據上做文章，而這些加密方式只是降低了破譯的難度，無論是采用先進算法破譯，還是采用超級計算機暴力破譯，破解傳統通訊加密數據只是時間長短的問題。
量子通訊則是借助量子比特來傳輸信息，這個技術的前提是構建量子糾纏，依據量子熱學理論量子通訊儲存，2個處于量子糾纏態的粒子無論相距多遠，都能頓時感知和影響對方的狀態，因而借助糾纏態粒子的特點可以傳遞信息。
量子糾纏概念圖
早已可以商用的量子秘鑰分配技術采用“一次一密”的對稱加密方法。即把每一個隨機數比特的信息編碼在單個光子的量子狀態上，之后用光纖把光子發射出去，接收方接到單光子并偵測其量子態后，把與發射端特定的合同協商生成對稱的隨機數作為秘鑰，因而對要傳輸的數據進行加揭秘傳輸。
正是由于量子通訊的基本原理始于量子熱學，所以無論破譯者把握了多先進的監聽技術、多強悍的破譯能力，只要量子熱學的規律創立，量子通訊就難以被破解。
量子衛星工作示意圖
“量子可信中繼”讓遠距離量子通訊成為可能
量子秘鑰分配是通過單個光子的量子態傳遞的，而光子在光纖中會被吸收和散射，造成傳輸距離遭到限制。而且精典通訊釆用的訊號放大和中繼技術并不適宜量子秘鑰，因而目前量子秘鑰分配最遠傳輸距離是260—300公里，所以要實現量子通訊滬寧干線二千公里的遠距離量子秘鑰分配，就須要量子中繼站的輔助。
量子通訊中繼站分為量子中繼和可信中繼。量子中繼技術難度十分大，目前還做不到實用化。可信中繼類似于量子秘鑰接力賽，秘鑰可以在可信任中繼站之間進行接力遞送。
量子通訊傳輸概念圖
現今的可信任中繼站可以不須要人員參與，并且設有自毀功能，一旦發覺問題，可以立刻停止光量子的傳送，并刪掉所有“落地”到中繼站的秘鑰。
依據相關單位披露，全長為兩千公里的量子通訊干線共使用32個可信中繼站，不僅前面提及的安全設計外，還把本來對每位中繼站的安全要求集中到幾個核心站點上，這樣一來，就使須要防御的區域從原先的整個通訊網路，弄成少量的幾個重點站點，從“處處設防”變成“重點布防”，因此急劇提高了通訊的安全性。
量子通訊滬寧干線背后，是逐步延展的中國量子通訊產業版圖
2008年，國外科研團隊在揚州實現了國際首個全通型量子通訊網路，并借助該成果為60華誕元旦閱兵關鍵節點間建立了“量子通訊熱線”，為重要信息的安全傳送提供了保障。到2009年，中國量子通訊距離突破200公里。
城域量子網段
2012年，西安市建成了世界首個覆蓋整個市區的規模化（46個節點）量子通訊試驗示范網路。2013年青島也建成了有近百個用戶單位的市區量子通訊網路。這種技術成果標志著大容量城域量子通訊網路技術早已成熟。
2015年10月，阿里巴巴與交大國盾量子聯合發布了阿里云量子加密通訊產品，這是全球范圍內首次將量子加密通訊技術與云服務結合，使量子加密技術成為了一種共享資源。
2016年末，國科控股聯合中科大創立了國科量子通訊網路公司，旨在于量子通訊網路建設和運維；從基礎研究，到核心設備制造，到應用產品研發，到網路建設和運維，量子通訊的中國產業鏈正在產生。
正式啟用的量子通訊“京滬干線”連接南京、濟南、合肥、上海等城域網路，全長2000多公里量子通訊儲存，它將成為全球首個也是距離最遠的廣域光纖量子保密通訊骨干線路。作為對比，美國最長的量子通訊網路全長為307公里，挪威的500公里的量子通訊網路只逗留在圖紙上。
未來手機可接入量子通訊網路？
目前，量子通訊主要用于保護金融信息、政務信息等方面——比如交通建行把量子保密通訊技術應用于金融企業財付通用戶的實時交易；例如網商建行采用量子技術在專有云上完成量子加密通訊試點。
隨著技術的進步和量子通訊網路相關基礎設施的建設和建立，量子通訊終端設備也會應用于尋常百姓家。
比如未來的手機可以通過聯接量子通訊終端，獲取量子秘鑰，并用之完成數據加密、認證，從而接入量子通訊網路。但因為在微波頻段下調制和偵測量子訊號會引起極高的信息耗損，因而基于無線基站量子通訊方案可行性是不大，但利用可信量子中繼站，以及衛星光量子通訊中繼等，可以在未來實現民用的量子通訊解決方案。
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編輯|李祖希