中國欲打造全球量子通信網(wǎng)絡(luò ) 研究進(jìn)展順利

　　無(wú)論是美國還是歐盟，企業(yè)家還是科學(xué)家，都對量子計算寄予厚望。歐盟在今年4月份剛宣布了10億歐元的量子項目。谷歌以及微軟等公司也在高調宣布投入量子計算?！?/p>本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201606/292374.htm

　　目前，中國已斥資在部分城市建立量子通信網(wǎng)，并且正在修建上千公里的量子通信“京滬干線(xiàn)”，今年7月份，還要發(fā)射量子通信衛星。

　　簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，量子通信就是根據量子物理原理，提供一種全新方式對信息進(jìn)行編碼、存儲、傳輸和邏輯操作，并對光子、原子等微觀(guān)粒子進(jìn)行精確操縱，以確保通信安全和提升計算速度等。

　　量子通信雖然不可能真的超光速，但其優(yōu)勢足以讓人類(lèi)向往：通信更快，更加安全。信息安全是人類(lèi)的剛需，量子通信理論上具有“無(wú)懈可擊”“無(wú)條件安全”的優(yōu)勢，在軍事、金融和個(gè)人私密方面意義重大。

　　中國欲打造全球量子通信網(wǎng)絡(luò )

　　“傳統的通信加密和傳輸安全，都是依賴(lài)于復雜的算法?！敝袊茀f(xié)副主席的量子衛星首席科學(xué)家、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉介紹。

　　但是隨著(zhù)計算能力的增加，在某種程度上，復雜的算法，肯定是會(huì )被破解的。而量子通信利用基于物理學(xué)的基本原理，利用微光世界的最小單元，在原理上將實(shí)現不會(huì )被破解的奇跡。

　　今年46歲的潘建偉是國內量子通信的領(lǐng)軍人物，浙江東陽(yáng)人。2004年，其團隊在國際上首次實(shí)現了五光子糾纏和終端開(kāi)放的量子態(tài)隱形傳輸，這一成果被《自然》雜志發(fā)表，并同時(shí)入選英國物理學(xué)會(huì )和美國物理學(xué)會(huì )評選出的年度國際物理學(xué)重大進(jìn)展。

　　此外，潘建偉的團隊于2007年在國際上首次實(shí)現了安全通信距離超過(guò)100公里的光纖量子密鑰分發(fā)，2008年實(shí)現了國際上首個(gè)全通型量子通信網(wǎng)絡(luò )，2012年建成首個(gè)規?；孔油ㄐ啪W(wǎng)絡(luò )。

　　量子具有疊加性，即根據量子比特的物理性質(zhì)，科學(xué)家們可以做到傳統芯片上晶體管用電流完成的事——也就是用0和1的二進(jìn)制來(lái)表示信息。但量子比特的特殊之處在于，它能夠呈現疊加狀態(tài)，能同時(shí)表示0和1，處于疊加態(tài)的量子比特能以一種叫做量子糾纏的現象相互聯(lián)系，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是一個(gè)量子比特的行為能瞬間影響到另一個(gè)量子比特。

　　量子通信還有更神奇之處，理論上，甚至可以傳送物質(zhì)。潘建偉在一次演講中舉了一個(gè)例子。他說(shuō)，如果自己在上海的航班延誤了，但要在幾分鐘之內到北京，怎么辦?坐飛機肯定不行了，但是如果說(shuō)北京和上海之間有他的兩團糾纏物質(zhì)的話(huà)，就可以對上海的這個(gè)潘建偉和旁邊這種糾纏物質(zhì)進(jìn)行一種測量，把它都變成一個(gè)個(gè)糾纏粒子，那么我們會(huì )得到一組數，通過(guò)無(wú)線(xiàn)電臺可以把它發(fā)射到北京。到了北京之后，可以對這團物質(zhì)再做一種所謂的幺正變換，就可以用同樣多的物質(zhì)把它給重構出來(lái)。

　　回到現實(shí)，如果，能制造出100個(gè)粒子相關(guān)操縱的量子計算機，在某些問(wèn)題方面的處理能力將會(huì )比目前最快的超級計算機“天河二號”還快百億億倍。

　　有了這臺計算機，我們的計算能力能增強多少?潘建偉也舉了個(gè)例子：要求解一個(gè)10的24次方的變量的線(xiàn)性方程組，用目前最快的天河2號超級計算機大概需要100年左右的時(shí)間。而利用萬(wàn)億次的量子計算機，盡管計算的頻率比天河2號要慢1萬(wàn)倍，但它只需要0.01秒就可以把這個(gè)方程給求解出來(lái)。所以它可以廣泛地應用于藥物設計、金融分析、氣象預報、密碼分析等等，用途是比較大的。

　　基于量子的這些特性，潘建偉團隊希望通過(guò)量子通信研究，從初步實(shí)現局域量子通信網(wǎng)絡(luò )，到實(shí)現多橫多縱的全球范圍量子通信網(wǎng)絡(luò )，以保證信息傳輸的絕對安全;通過(guò)量子計算研究，為大規模計算難題提供解決方案，實(shí)現大數據時(shí)代信息的有效挖掘;通過(guò)量子精密測量研究，實(shí)現新一代定位導航等等。

　　“京滬干線(xiàn)”預計今年下半年交付

　　目前，國內量子通信的研究進(jìn)展順利。今年7月，由中國科大、中科院上海技術(shù)物理研究所、中科院上海微小衛星工程中心、中科院成都光電技術(shù)研究所等單位聯(lián)合研制的“量子科學(xué)實(shí)驗衛星”將進(jìn)行發(fā)射。這顆衛星，將在全球率先實(shí)現高速星地量子通信，連接地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò )，初步構建量子通信網(wǎng)絡(luò )。

　　同時(shí)，國家發(fā)改委還在籌建“京滬干線(xiàn)”項目，用于國防安全的研究。目前，預計大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)工程將于2016年下半年交付?！熬删€(xiàn)”總長(cháng)2000余公里，從北京出發(fā)，經(jīng)過(guò)河南、合肥，到達上海。利用這一廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò )，京滬兩地的金融、政務(wù)等機構能進(jìn)行保密通信。建成后，可以幫助國內構建可信、可擴展、軍民融合的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò )，建成大尺度量子通信技術(shù)驗證、應用研究和應用示范平臺。

　　“量子通信和量子計算都是屬于量子調控技術(shù)范圍?！迸私▊フf(shuō)，“目前，全世界計算機的計算能力都非常弱?！?/p>

　　潘建偉預測，不到十年左右的時(shí)間，他們就能夠造出一種專(zhuān)用的量子計算機或者叫做量子模擬機，在某些計算能力上要比目前最快的傳統計算機快百億倍甚至更多。