量子通信高科技“深井”開(kāi)挖

　　近來(lái)，一種叫量子通信的高科技開(kāi)始走紅。8月16日，中國發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗衛星“墨子”，這將使我國在世界上首次實(shí)現衛星和地面之間的量子通信，構建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗體系。

　　神秘的量子通信

　　量子通信是什么?此前，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所所長(cháng)陸衛在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)表示，到目前為止，量子通信是利用物質(zhì)的量子特性，來(lái)對通信過(guò)程進(jìn)行加密，而并不是說(shuō)把信息用量子當作載體，而是產(chǎn)生秘鑰。所以當前的實(shí)驗，另一個(gè)名詞叫量子秘鑰分發(fā)，或量子秘鑰分配。據悉，量子通信的基本原理利用量子的粒子性。量子是一份一份的，所以?xún)蓚€(gè)人通信時(shí)，甲給乙的信號，你收到了，別人就收不到，如果中間過(guò)程有竊聽(tīng)或丟失，別人收到了，你就收不到。這個(gè)過(guò)程當中，凡是收到的信號只有甲和乙知道，別人就不可能竊聽(tīng)。目前所做的量子通信就是通過(guò)量子的方法產(chǎn)生秘鑰，然后確保通信載體的安全性。

　　量子物理專(zhuān)家、清華大學(xué)交叉信息研究院助理研究員尹璋琦則表示，量子密鑰分發(fā)指通信雙方通過(guò)一定協(xié)議，來(lái)共享一個(gè)隨機的安全密鑰，并可以用它來(lái)加密和解密信息。據悉，在量子通信中“隨機”和“安全”很重要。

　　8月16日，中國發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗衛星“墨子”。據悉，“墨子號”的工作原理就是通過(guò)量子理論隨機地配置量子密鑰。尹璋琦介紹稱(chēng)，在配置這把鑰匙之前，不管是衛星還是地面站點(diǎn)，雙方都不知道這把鑰匙長(cháng)什么樣。此外，量子通信能保證安全主要因為其信號傳播依賴(lài)的是單個(gè)光子，單個(gè)光子所攜帶的信息是不能被復制和克隆的。竊聽(tīng)者如果想攔截量子信號，并對其進(jìn)行測量，將不可避免地破壞攜帶密鑰信息的量子態(tài)，根據量子不可克隆定理，這種破壞會(huì )很快被信息發(fā)送者和接收者發(fā)現。這也是基于量子特性的研究。光子的特性有點(diǎn)脆弱和“任性”，這顆容易受傷的“玻璃心”保證了量子通信的安全保密。

　　此次，中科院發(fā)布“十三五”發(fā)展規劃，明確提出突破全天時(shí)量子通信，加強核心器件的自主研發(fā)，加強與經(jīng)典網(wǎng)絡(luò )的融合，推動(dòng)標準制定，開(kāi)展城域量子通信、城際量子通信、衛星量子通信關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，初步形成構建空地一體廣域量子通信網(wǎng)絡(luò )體系的能力，并在全天時(shí)衛星量子通信技術(shù)上取得突破。量子通信無(wú)疑成為未來(lái)一段時(shí)間科學(xué)研究的一大重點(diǎn)。

　　量子通信用處多

　　此次，“墨子”號衛星的發(fā)射引來(lái)多方的關(guān)注，使得量子通信這一技術(shù)顯示出巨大的科學(xué)研究和現實(shí)運用潛力。

　　日前，量子衛星“墨子”號與國家天文臺地面站的通信試驗成功進(jìn)行。專(zhuān)家稱(chēng)，這標志著(zhù)量子通信通路已被打開(kāi)。據介紹，此次通信試驗中的光束被稱(chēng)為信標光，是在進(jìn)行量子通信之前用來(lái)與地面建立聯(lián)系、確定位置的。據悉，“墨子”號成功發(fā)射后，不斷傳出好信息。8月26日凌晨，星載開(kāi)啟窄信標光(能量更高、發(fā)散角更小)，國家天文臺興隆地面站成功實(shí)現天地實(shí)時(shí)對接，并接收到850nm的通信信號，是5個(gè)地面量子通信站中首個(gè)完成對接測試實(shí)驗的地面站。8月27日凌晨，再度成功進(jìn)行天地對接驗證，興隆地面站已初步具備星地對接實(shí)驗條件。

　　據媒體報道，英國《新科學(xué)家》周刊網(wǎng)站8月24日報道稱(chēng)，中國發(fā)射世界首枚量子通信衛星將測試一種遠距離傳輸不可破解信息的方式。如果成功，那未來(lái)十年人們將目睹一場(chǎng)量子衛星熱，從而帶來(lái)一種讓用戶(hù)免受最精明竊聽(tīng)者傷害的安全網(wǎng)絡(luò )。

　　報道稱(chēng)，在一個(gè)存在網(wǎng)絡(luò )戰、維基揭秘網(wǎng)和國家支持黑客行為的時(shí)代，一種真正私密對話(huà)方式的吸引力是顯而易見(jiàn)的，因為現有的基礎設施根本無(wú)法確保。這顆量子衛星是不同的，它利用一項名為量子密鑰分配(QKD)的技術(shù)來(lái)加密信號，量子力學(xué)定律能保證信息安全。因此，如果利用恰當，信號就不會(huì )被黑。

　　據悉，美國、歐洲和中國已在光纖網(wǎng)絡(luò )上推出QKD技術(shù)，但距離只有幾百公里——距離再長(cháng)，光信號就會(huì )變得太微弱。太空傳輸的光子卻能存活更久，且中國的量子衛星將利用量子糾纏特性進(jìn)一步拓展QKD技術(shù)應用范圍。量子糾纏是指兩個(gè)粒子的量子態(tài)連接在一起，即便這兩個(gè)粒子是分離的。

　　據悉，量子通信將只是量子運用的一個(gè)方面。量子技術(shù)的發(fā)展將打開(kāi)很多科學(xué)研究和現實(shí)運用的可能。資料顯示，除量子保密通信外，量子科技的其他應用也將大大改變人類(lèi)生活。比如通過(guò)量子計算，不僅可以解決氣象預報、藥物設計、金融分析、石油勘探等所需的大規模計算難題，且還能揭示新能源新材料、高溫超導、量子霍爾效應等復雜的物理機制。

　資本搶食量子通信

　　量子通信和量子科技的巨大潛能已引來(lái)眾多資本“搶食”，當然其中也是林林總總、良莠不齊。

　　川財證券指出，量子通信產(chǎn)業(yè)、硬件設備和信息系統將先行。量子通信產(chǎn)業(yè)鏈按照上、中、下游分為設備、網(wǎng)絡(luò )建設、運營(yíng)及應用服務(wù)三個(gè)層次。一般而言，新興產(chǎn)業(yè)基建先行，量子通信產(chǎn)業(yè)仍處在早期階段，基礎設施投入逐步加大、應用逐步成型，當前時(shí)點(diǎn)上建議重點(diǎn)關(guān)注設備和網(wǎng)絡(luò )建設相關(guān)公司。

　　神州信息在信息安全領(lǐng)域已實(shí)現提前布局，布局量子通信領(lǐng)域，發(fā)起成立龍安聯(lián)盟。早在2012年神州信息就開(kāi)始參與量子城域網(wǎng)建設。2013年國家批準立項的量子保密通信“京滬干線(xiàn)”，該干線(xiàn)連接北京上海，全長(cháng)2000余公里，是世界首條遠距離量子保密通信主干網(wǎng)，旨在提高我國軍事、政務(wù)和金融系統信息傳輸的安全性。近兩年，公司先后承建“量子保密通信‘京滬干線(xiàn)’技術(shù)驗證及應用示范項目”的室內聯(lián)調系統和主干網(wǎng)絡(luò )建設項目，目前在我國量子通信領(lǐng)域市場(chǎng)份額第一。而盛洋科技搭上炙手可熱的量子通信概念，卻由于公司未對關(guān)鍵信息予以充分披露，遭到上交所問(wèn)詢(xún)。