“你好！”9月29日，從中國(guó)發(fā)出的一聲道謝，通過(guò)量子保密“京滬干線”，又經(jīng)過(guò)“墨子號(hào)”衛(wèi)星，跨越了半個(gè)月球來(lái)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(guò)量子加密后難以破解。
一次簡(jiǎn)略的通話，留下濃墨工筆的一筆。這么長(zhǎng)距離、實(shí)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?cè)絹?lái)越近，中國(guó)在迎接“第二次量子革命”中走在了前列。
量子“天地對(duì)接”：保密通訊突破千公里級(jí)
29日早晨，中國(guó)科大學(xué)教授白春禮與法國(guó)科大學(xué)教授安東·塞林格通過(guò)量子保密通訊網(wǎng)路進(jìn)行了一次視頻通話。
此次通話使用的量子秘鑰，訊號(hào)是這樣“走”的：先通過(guò)“京滬干線”北京控制中心與“墨子號(hào)”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(guò)“墨子號(hào)”與法國(guó)地面站的衛(wèi)星量子通訊，來(lái)到7000多公里以外的亞洲。
稍早之前，白春禮見(jiàn)證了“京滬干線”正式開(kāi)通，并用量子加密視頻大會(huì)系統(tǒng)分別與西安、濟(jì)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(zhǎng)2000余公里，可滿足上萬(wàn)名用戶的秘鑰分發(fā)業(yè)務(wù)需求。通過(guò)這條線路，交通建行、工商建行、阿里巴巴集團(tuán)也實(shí)現(xiàn)了滬寧異地?cái)?shù)據(jù)的量子加密傳輸?shù)?a href='http://m.njxqhms.com/gaozhongwuli/jiaoxueshipin/30686.html' title='第二學(xué)期化學(xué)實(shí)驗(yàn)室工作總結(jié)' target='_blank'>應(yīng)用。
從百公里級(jí)的實(shí)驗(yàn)，到千公里級(jí)的實(shí)際應(yīng)用，中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院研究團(tuán)隊(duì)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(cè)、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(jìn)行如此長(zhǎng)距離、多節(jié)點(diǎn)的量子保密通訊，尤其是美國(guó)節(jié)點(diǎn)并非由我們建設(shè)，說(shuō)明‘天地一體’量子通訊網(wǎng)路是穩(wěn)定、兼容的，可以實(shí)用化。”“京滬干線”項(xiàng)目首席科學(xué)家潘建偉教授說(shuō)。
信息不再“裸奔”：數(shù)據(jù)加密實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛越
網(wǎng)購(gòu)時(shí)有沒(méi)有想過(guò)，交易信息真的安全嗎？這種信息都經(jīng)過(guò)加密，但并非不可破解。
通過(guò)“京滬干線”把建行的一筆錢從北京匯款到上海——這是現(xiàn)場(chǎng)演示的量子保密通訊一個(gè)實(shí)際應(yīng)用。“京滬干線”項(xiàng)目工程總師陳宇翱說(shuō)人類首次實(shí)現(xiàn)量子通訊，因?yàn)榱孔泳哂小安豢煞指睢薄皽y(cè)不準(zhǔn)”“不可克隆”等特點(diǎn)，量子保密通訊在原理上是絕對(duì)安全、不可破解的。
科學(xué)家這樣解釋：首先，因?yàn)椤安豢煞指睢保O(jiān)聽(tīng)者難以分割出半個(gè)量子進(jìn)行檢測(cè)；其次，檢測(cè)必然會(huì)改變量子的狀態(tài)，監(jiān)聽(tīng)者也不能截取量子以后，去檢測(cè)它的狀態(tài)，由于這樣監(jiān)聽(tīng)行為會(huì)曝露；第三，未知的量子態(tài)未能被精確復(fù)制，監(jiān)聽(tīng)者雖然截取了量子，也不能精準(zhǔn)復(fù)制量子狀態(tài)來(lái)竊聽(tīng)，得到的只能是“偽碼”。
這項(xiàng)技術(shù)并不局限于實(shí)驗(yàn)室里。我國(guó)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(shè)備、全通光交換、網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備為核心的量子信息安全系統(tǒng)，為涉密信息“保駕護(hù)航”。
“基于量子秘鑰分發(fā)的保密通訊在我國(guó)實(shí)用化比較早，早已有了一批應(yīng)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(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司總裁趙勇說(shuō)，未來(lái)一三年，量子秘鑰分發(fā)設(shè)備有望發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
交大國(guó)盾承當(dāng)了這次洲際量子通訊的部份關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)。事實(shí)上，“京滬干線”培育了量子通訊的制造業(yè)和服務(wù)業(yè)，多數(shù)基礎(chǔ)設(shè)備都是由中國(guó)企業(yè)自主研制和制造的。
不過(guò)，趙勇也表示，想要規(guī)模應(yīng)用量子通訊，還須要技術(shù)不斷突破，解決耗損導(dǎo)致的速度增長(zhǎng)和距離受限等問(wèn)題，突破的方向包括提升發(fā)光頻度、提高偵測(cè)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(jì)，“量子革命”孕育出激光、半導(dǎo)體、核能等技術(shù)，發(fā)展出光通訊、電子計(jì)算機(jī)、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等改變?nèi)祟愇拿鬟M(jìn)程的重大應(yīng)用。步入新世紀(jì)，以“量子調(diào)控”為特點(diǎn)的“第二次量子革命”拉開(kāi)帷幕。
在新的征程中，中國(guó)正領(lǐng)跑。
成功發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，成功研制世界上第一臺(tái)趕超初期精典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)，成功實(shí)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(lái)，我國(guó)科學(xué)家在量子科研領(lǐng)域連續(xù)獲得世界級(jí)突破。
一系列“顛覆式創(chuàng)新”將被催生。跨越歐亞臺(tái)灣的量子通話，展示著廣域量子通訊應(yīng)用的雛型。據(jù)了解，國(guó)外多家建行與期貨機(jī)構(gòu)已開(kāi)始進(jìn)行同城數(shù)據(jù)備份、加密傳輸、網(wǎng)上建行加密、異地災(zāi)備及視頻大會(huì)等量子保密傳輸?shù)氖痉稇?yīng)用。
日本、歐盟紛紛制訂施行新的國(guó)家量子科學(xué)發(fā)展計(jì)劃，俄羅斯也正在進(jìn)行量子通訊衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)。占據(jù)“第二次量子革命”制高點(diǎn)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。
對(duì)于量申時(shí)代的科研與應(yīng)用，我國(guó)科學(xué)家有著清晰的路線圖：通過(guò)量子通訊研究，從初步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程量子通訊網(wǎng)，到實(shí)現(xiàn)多橫多縱的全球量子通訊網(wǎng)路；通過(guò)量子估算研究，為大規(guī)模估算困局提供解決方案，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)時(shí)代的信息有效挖掘；通過(guò)量子精密檢測(cè)研究，實(shí)現(xiàn)新一代定位導(dǎo)航、激光制導(dǎo)、水下定位、醫(yī)學(xué)檢查等。
“在新一輪的科研比拼中人類首次實(shí)現(xiàn)量子通訊，我們的科研工作者將以時(shí)不我待的精神，堅(jiān)苦拼搏、勇攀高峰。”白春禮說(shuō)。