【編者按】量子通信在信息安全領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用價(jià)值和前景伍纫，不僅可用于軍事隆夯、國(guó)防等領(lǐng)域的國(guó)家級(jí)保密通信钳恕，還可用于涉及秘密數(shù)據(jù)、票據(jù)的政府蹄衷、電信忧额、證券畸肆、保險(xiǎn)、銀行佛雀、工商、地稅哟口、財(cái)政等領(lǐng)域和部門逃净，而技術(shù)又相對(duì)成熟，未來(lái)應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊棠雌。

“量子通信在軍事通信萨羽、政府保密通信、民用通信上都將帶來(lái)顛覆性的變革旬城，技術(shù)又已相對(duì)成熟钙径，經(jīng)我們?cè)敿?xì)測(cè)算，未來(lái)市場(chǎng)空間遠(yuǎn)超千億元卒赖∮怀埃”國(guó)內(nèi)最早發(fā)表量子通信領(lǐng)域證券研究報(bào)告的分析師之一、興業(yè)證券通信團(tuán)隊(duì)首席分析師唐海清指出睡清。

按照國(guó)家發(fā)改委此前立項(xiàng)規(guī)劃疏菩，2016年下半年，全球最長(zhǎng)的遠(yuǎn)距離量子加密通信干線“京滬干線大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)”將完工交付刨仑。同時(shí)郑诺，7月中國(guó)將發(fā)射量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，推動(dòng)無(wú)光纖的空中量子通信杉武。量子理論被認(rèn)為是繼牛頓經(jīng)典力學(xué)后辙诞，人類科學(xué)的顛覆性發(fā)現(xiàn)。日前轻抱，記者在上海紐約大學(xué)舉行的“原子飞涂、分子和光物理前沿發(fā)展國(guó)際研討會(huì)”上專訪數(shù)位量子物理國(guó)際頂尖科學(xué)家，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)民眾對(duì)量子通信存在不少誤解十拣，而中國(guó)在量子通信領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用正走在世界前列封拧。

下個(gè)月，我國(guó)將發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星夭问，并在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信泽西，構(gòu)建一個(gè)天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。而今年9月缰趋，量子通信的核心環(huán)節(jié)：密鑰傳輸實(shí)驗(yàn)捧杉，將搭乘“天宮二號(hào)”上天展開實(shí)驗(yàn)。這意味著世界上第一封絕對(duì)不會(huì)被攔截桶辉、被破解募型、被復(fù)制，只能是“天知地知，你知我知”的密信哀揽，即將誕生理斜。

量子通信的原理是什么，如何實(shí)現(xiàn)信息的傳遞和加密?

量子通信睬肮，即利用量子糾纏效應(yīng)伐薯，來(lái)傳遞信息。什么是量子糾纏?通俗地說(shuō)匣诉，就像心電感應(yīng)诡岂。量子力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，宇宙中任何一個(gè)粒子都有“雙胞胎”曾瞪，二者即使隔開整個(gè)宇宙的距離登鄙，也仍然一直保持同步同時(shí)同樣變化，就像其中一個(gè)翻掌掰儿，宇宙另一頭也同時(shí)翻掌骤公。這就像一對(duì)戀人，一個(gè)人心里對(duì)另一個(gè)人說(shuō)“我愛你”扬跋，另一個(gè)人立即同步有相同感受地說(shuō)“我愛你”淋样。這一對(duì)粒子同步同樣變化的狀態(tài)，就是量子糾纏態(tài)胁住。

利用這一原理趁猴，人們可以制備出一對(duì)糾纏粒子，把它們一個(gè)放在北京彪见，一個(gè)放在上海儡司，當(dāng)北京的粒子一動(dòng)，上海的粒子立刻就接收到信息余指。這就是量子通信捕犬。

目前當(dāng)我們討論“量子通信”，主要包含兩層應(yīng)用方向：一是用量子技術(shù)取代目前技術(shù)(光纜)來(lái)傳遞信息;二是仍用目前技術(shù)傳遞信息酵镜，但信息加密的秘鑰用量子原理來(lái)分配碉碉、傳遞秘鑰。其中第一種完全用量子技術(shù)來(lái)傳遞信息淮韭，就不像目前技術(shù)需要鋪設(shè)有形的光纜垢粮，而是無(wú)形地在空中傳輸，這就是國(guó)際常稱的free space communication(空中量子通信)恐氓、國(guó)內(nèi)所稱的量子隱形傳送抬奠。

量子保密技術(shù)被普遍認(rèn)為是“理論上百分百不可破譯截獲”、“百分百安全”叛剩，主要基于兩個(gè)原理：海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理和量子不可復(fù)制原理蚓绞。

三位不愿具名的中國(guó)科學(xué)家告訴記者泉疆，量子密碼通信傳遞的不是信息本身，而是傳遞密鑰雌吱，甲發(fā)送確定狀態(tài)的光子滑攘，乙采用收發(fā)器接收，而后甲乙互相對(duì)應(yīng)光子狀態(tài)盼蝴，一旦發(fā)現(xiàn)光子狀態(tài)改變凿栅，即可確認(rèn)被竊聽。但最大的難題是：光子會(huì)丟失噪芭。光子發(fā)射一段距離后就會(huì)衰減，若沒有中間站“在路上幫它調(diào)整狀態(tài)”港遇，它就無(wú)法完成從北京到上海的穿越楞艾。因此，量子通信要解決的兩個(gè)基本問題就是：讓光子保持量子糾纏狀態(tài)的距離變得更長(zhǎng)龄广、讓光子傳輸?shù)乃俣雀炝蛎小Ｔ谕燃夹g(shù)條件下，中間基站(或稱“節(jié)點(diǎn)”)的質(zhì)量非常關(guān)鍵择同。

“京滬干線”年底建成

目前的空中量子通信仍有關(guān)鍵技術(shù)難題未解两入，短期內(nèi)未有實(shí)際投入使用的項(xiàng)目。那2016年下半年將交付的京滬干線量子通信網(wǎng)絡(luò)敲才，是指什么?

它的全稱是“京滬干線大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)”裹纳，顧名思義，它仍然需要鋪設(shè)光纜紧武，通過(guò)有形的光纖傳送信息剃氧，這就是國(guó)際常稱的“classical transmission(傳統(tǒng)傳輸方法)”。

但它對(duì)信息的保密是利用量子技術(shù)阻星，即上述兩大應(yīng)用方向中的第二種：利用量子原理分配秘鑰朋鞍。這也是目前全球量子技術(shù)中，最接近實(shí)際應(yīng)用的研究領(lǐng)域妥箕。中國(guó)科學(xué)院院士滥酥、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)潘建偉說(shuō)，“京滬干線”項(xiàng)目主要針對(duì)量子保密通信關(guān)鍵技術(shù)涮婿。

中國(guó)目前主攻量子保密通信技術(shù)棍丽，目前在建的主要是兩個(gè)項(xiàng)目：一是“京滬干線”，二是7月將發(fā)射的量子通信衛(wèi)星掠佛。

京滬干線大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)鼠泊，將是目前全球總長(zhǎng)度最長(zhǎng)的量子保密通信干線，其長(zhǎng)度達(dá)2000余公里川痛，從北京出發(fā)耽坤，經(jīng)過(guò)濟(jì)南宝庵、合肥，到達(dá)上海瘸酒。它是世界首例千公里級(jí)高可信植碳、可擴(kuò)展的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，2013年由國(guó)家發(fā)改委立項(xiàng)钙幼，預(yù)計(jì)2016年9月底完成全部應(yīng)用系統(tǒng)交付雳唧，并開始全系統(tǒng)上線聯(lián)調(diào)，年底完成項(xiàng)目總驗(yàn)收仿村。

全球量子通信的公認(rèn)專家锐朴、德國(guó)美因茨大學(xué)物理學(xué)教授Peter Van Loock告訴《國(guó)際金融報(bào)》記者，若金融機(jī)構(gòu)蔼囊、軍隊(duì)焚志、政府確實(shí)需要在上海與北京之間傳送絕密信息，量子保密干線是最好的保密方案畏鼓。潘建偉說(shuō)酱酬，該干線可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程高清量子保密視頻會(huì)議系統(tǒng)和其他多媒體跨域互聯(lián)應(yīng)用，也可以實(shí)現(xiàn)金融云矫、政務(wù)領(lǐng)域的遠(yuǎn)程或同城數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)膳沽、金融機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等應(yīng)用。

中國(guó)實(shí)際應(yīng)用居前列

記者通過(guò)采訪發(fā)現(xiàn)让禀，歐洲主攻傳輸中的中轉(zhuǎn)基站技術(shù)挑社，美國(guó)主攻量子計(jì)算機(jī)的硬件，中國(guó)目前主攻長(zhǎng)距離量子加密通信巡揍√显睿總體而言，歐洲領(lǐng)先美國(guó)怒忧，而中國(guó)在實(shí)際應(yīng)用方向走在前列拿翠。

在量子通信領(lǐng)域，美國(guó)最新進(jìn)展是在2015年村围，美國(guó)航空航天局(NASA)計(jì)劃在其總部與噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)之間建立一個(gè)直線距離600千米允合、光纖皮長(zhǎng)1000千米左右、10個(gè)中轉(zhuǎn)基站的遠(yuǎn)距離光纖量子通信干線缅煎，并計(jì)劃拓展到星地量子通信泌盒。目前尚未有實(shí)際進(jìn)展的最新消息。

與美國(guó)相比督注，中國(guó)的實(shí)際應(yīng)用明顯走在前列筛密。今年7月，中國(guó)將發(fā)射首顆“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”芬吸，這顆衛(wèi)星將推動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)光纖的空中通信鸭乱。該衛(wèi)星搭載量子密鑰通信機(jī)悍蔫、量子糾纏發(fā)射機(jī)、量子糾纏源橱奶、量子試驗(yàn)控制與處理機(jī)等有效載荷盯桦，具備兩套獨(dú)立的有效載荷指向機(jī)構(gòu)，通過(guò)姿控指向系統(tǒng)協(xié)同控制渤刃，可與地面上相距千公里量級(jí)的兩處光學(xué)站同時(shí)建立量子光鏈路拥峦。

量子衛(wèi)星發(fā)射后，天地一體化量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將投入正式運(yùn)行卖子，完成的多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)包括：星地高速量子密鑰分發(fā)略号、廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)、星地量子糾纏分發(fā)以及地星量子隱形傳態(tài)等洋闽。

“歐洲目前主攻中轉(zhuǎn)基站的突破玄柠。”全球固體量子光學(xué)與自旋電子學(xué)領(lǐng)域公認(rèn)的專家Jorg Wrachtrup告訴記者喊递。歐盟2016年4月批準(zhǔn)了10億歐元的量子研究基金。同時(shí)在2015年底推出了用于發(fā)展量子信息技術(shù)的“歐洲量子科學(xué)技術(shù)”計(jì)劃阳似，以及《歐洲量子信息處理與通信》計(jì)劃骚勘，是繼歐洲核子中心和航天技術(shù)采取國(guó)際合作之后，又一針對(duì)重大科技問題的大規(guī)模國(guó)際合作撮奏。

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