潘建偉院士：十年實現(xiàn)有量子通訊保障的互聯(lián)網(wǎng)，“量子稱霸”為時不遠

　　ICCSZ訊  潘建偉,中國科協(xié)副主席、量子衛(wèi)星首席科學家、中科院院士、中國科學技術(shù)大學教授。從事量子光學、量子信息和量子力學基礎(chǔ)問題檢驗等方面的研究,對量子通信等研究有創(chuàng)新性貢獻,是該領(lǐng)域的國際著名學者,研究成果曾5次入選歐洲物理學會評選的“年度物理學重大進展”、4次入選美國物理學會評選的“年度物理學重大事件”、6次入選兩院院士評選的“年度中國十大科技進展新聞”。

　　潘建偉表示,我國量子密鑰相關(guān)技術(shù)已經(jīng)有實際應用案例,而利用十年或者更長一點時間,將可實現(xiàn)有量子通訊保障的互聯(lián)網(wǎng)。那么,我國量子通信建設里程碑有哪些?量子通信比傳統(tǒng)加密有何優(yōu)勢?現(xiàn)實生活中又有哪些實際應用?

　　值此歲末之際,中國科技網(wǎng)組織大型年終特別策劃“科技創(chuàng)新百人談”系列報道,本期我們將目光聚焦在量子通信、量子計算領(lǐng)域,特別回顧梳理了一年來潘建偉院士關(guān)于量子通信、量子計算的探索,展望量子通信、量子計算領(lǐng)域還將有哪些大事發(fā)生。

　　2016年,天地一體化連通

　　8月16日,伴隨著世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星在酒泉圓滿發(fā)射成功,從此,頭頂浩瀚的星空里也多了一份屬于中國和世界的“量子”牽掛。11月,世界第一條量子通信保密干線——“京滬干線”合肥至上海段開通,預計將于年低全面開通。我國在量子通信應用方面已經(jīng)走在了世界的前列。

　　用10年時間構(gòu)建天地一體的有量子通信安全保障的量子互聯(lián)網(wǎng)

　　量子通信是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。據(jù)潘建偉介紹說,量子通訊的基本特征是利用微觀世界里面的能量的最小單元---單光子,進行信息傳遞。比如說15W的電燈泡,每秒鐘都會發(fā)射出一些能量,如果用放大鏡來看它是由小顆粒組成,大概每秒鐘能發(fā)出百億億個小顆粒。量子通信就是拿小顆粒來送信號,拍照、偷聽、復制等行為都會對光子的狀態(tài)造成影響,那么發(fā)送的信息跟收到的信息就是不同的,量子通信的絕對安全性正是基于這個原理。

　　據(jù)潘建偉解釋說,傳統(tǒng)的通信是來自計算的復雜度,加密是使用一連串數(shù)字組成的密鑰,隨著人類計算能力的增加,可能被破譯。而量子密鑰具有不可克隆的特質(zhì),是基于物理學的基本原理,如果密鑰在傳輸過程中遭遇竊聽,收發(fā)雙方就會知道,從而放棄使用不安全的密鑰。

　　在國家的支持下,我國從2010 年至今,已陸續(xù)建立了多個量子通信城域示范網(wǎng)絡,政府各部門為主要使用對象,對各種保密資料的存儲和傳輸提供安全加密。

　　目前在建的“京滬干線”項目光纖長度約2000公里,將連接北京、上海等城域網(wǎng)絡,將通過技術(shù)驗證等,實現(xiàn)網(wǎng)上銀行數(shù)據(jù)遠程災備、金融機構(gòu)信息數(shù)據(jù)采集等應用示范。8月發(fā)射的中科院量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”,將實現(xiàn)高速星地量子秘鑰分發(fā)、星地量子糾纏分發(fā)和千公里級的空地量子隱形傳輸。“目前,已建立起星地信道,為后期實驗打下基礎(chǔ),以便最后形成天地一體的量子通信網(wǎng)絡。”潘建偉說。

　　目前量子通信已經(jīng)初步在城域網(wǎng)上有一些很好的運用,將來慢慢地會做到向廣域網(wǎng)推進。“我們希望通過十年左右的努力,用光纖來構(gòu)建一個多橫多縱的骨干網(wǎng)絡。在相關(guān)衛(wèi)星的幫助下,我們能夠?qū)崿F(xiàn)一個天地一體化的、廣域的量子通信網(wǎng)絡。”潘建偉說,“有了這個網(wǎng)絡,就能夠給每個有需要的用戶提供密鑰;有了密鑰之后,和相關(guān)的加密算法加在一起,也許在十年或者更長一點時間,就可以構(gòu)建一個有量子通訊保障的互聯(lián)網(wǎng)。”

　　潘建偉:希望能再通過五年時間,有至少兩顆衛(wèi)星都可以在白天做實驗,解決衛(wèi)星與衛(wèi)星間通訊全天時的問題。再通過十年左右的努力,形成“星群”,與地面臺站結(jié)合,逐步構(gòu)建起天地一體的量子通信廣域傳輸網(wǎng)絡。