量子通信高科技“深井”開挖

　　近來，一種叫量子通信的高科技開始走紅。8月16日，中國發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子”，這將使我國在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)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)物理研究所所長陸衛(wèi)在接受媒體采訪時(shí)表示，到目前為止，量子通信是利用物質(zhì)的量子特性，來對通信過程進(jìn)行加密，而并不是說把信息用量子當(dāng)作載體，而是產(chǎn)生秘鑰。所以當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)名詞叫量子秘鑰分發(fā)，或量子秘鑰分配。據(jù)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，所以兩個(gè)人通信時(shí)，甲給乙的信號(hào)，你收到了，別人就收不到，如果中間過程有竊聽或丟失，別人收到了，你就收不到。這個(gè)過程當(dāng)中，凡是收到的信號(hào)只有甲和乙知道，別人就不可能竊聽。目前所做的量子通信就是通過量子的方法產(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)指通信雙方通過一定協(xié)議，來共享一個(gè)隨機(jī)的安全密鑰，并可以用它來加密和解密信息。據(jù)悉，在量子通信中“隨機(jī)”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(yàn)衛(wèi)星“墨子”。據(jù)悉，“墨子號(hào)”的工作原理就是通過量子理論隨機(jī)地配置量子密鑰。尹璋琦介紹稱，在配置這把鑰匙之前，不管是衛(wèi)星還是地面站點(diǎn)，雙方都不知道這把鑰匙長什么樣。此外，量子通信能保證安全主要因?yàn)槠湫盘?hào)傳播依賴的是單個(gè)光子，單個(gè)光子所攜帶的信息是不能被復(fù)制和克隆的。竊聽者如果想攔截量子信號(hào)，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(jù)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(xiàn)。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(guī)劃，明確提出突破全天時(shí)量子通信，加強(qiáng)核心器件的自主研發(fā)，加強(qiáng)與經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)的融合，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)制定，開展城域量子通信、城際量子通信、衛(wèi)星量子通信關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，初步形成構(gòu)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(wèi)星量子通信技術(shù)上取得突破。量子通信無疑成為未來一段時(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(hào)衛(wèi)星的發(fā)射引來多方的關(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(xiàn)實(shí)運(yùn)用潛力。

　　日前，量子衛(wèi)星“墨子”號(hào)與國家天文臺(tái)地面站的通信試驗(yàn)成功進(jìn)行。專家稱，這標(biāo)志著量子通信通路已被打開。據(jù)介紹，此次通信試驗(yàn)中的光束被稱為信標(biāo)光，是在進(jìn)行量子通信之前用來與地面建立聯(lián)系、確定位置的。據(jù)悉，“墨子”號(hào)成功發(fā)射后，不斷傳出好信息。8月26日凌晨，星載開啟窄信標(biāo)光(能量更高、發(fā)散角更小)，國家天文臺(tái)興隆地面站成功實(shí)現(xiàn)天地實(shí)時(shí)對接，并接收到850nm的通信信號(hào)，是5個(gè)地面量子通信站中首個(gè)完成對接測試實(shí)驗(yàn)的地面站。8月27日凌晨，再度成功進(jìn)行天地對接驗(yàn)證，興隆地面站已初步具備星地對接實(shí)驗(yàn)條件。

　　據(jù)媒體報(bào)道，英國《新科學(xué)家》周刊網(wǎng)站8月24日報(bào)道稱，中國發(fā)射世界首枚量子通信衛(wèi)星將測試一種遠(yuǎn)距離傳輸不可破解信息的方式。如果成功，那未來十年人們將目睹一場量子衛(wèi)星熱，從而帶來一種讓用戶免受最精明竊聽者傷害的安全網(wǎng)絡(luò)。

　　報(bào)道稱，在一個(gè)存在網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)、維基揭秘網(wǎng)和國家支持黑客行為的時(shí)代，一種真正私密對話方式的吸引力是顯而易見的，因?yàn)楝F(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施根本無法確保。這顆量子衛(wèi)星是不同的，它利用一項(xiàng)名為量子密鑰分配(QKD)的技術(shù)來加密信號(hào)，量子力學(xué)定律能保證信息安全。因此，如果利用恰當(dāng)，信號(hào)就不會(huì)被黑。

　　據(jù)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，光信號(hào)就會(huì)變得太微弱。太空傳輸?shù)墓庾訁s能存活更久，且中國的量子衛(wèi)星將利用量子糾纏特性進(jìn)一步拓展QKD技術(shù)應(yīng)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(jù)悉，量子通信將只是量子運(yùn)用的一個(gè)方面。量子技術(shù)的發(fā)展將打開很多科學(xué)研究和現(xiàn)實(shí)運(yùn)用的可能。資料顯示，除量子保密通信外，量子科技的其他應(yīng)用也將大大改變?nèi)祟惿?。比如通過量子計(jì)算，不僅可以解決氣象預(yù)報(bào)、藥物設(shè)計(jì)、金融分析、石油勘探等所需的大規(guī)模計(jì)算難題，且還能揭示新能源新材料、高溫超導(dǎo)、量子霍爾效應(yīng)等復(fù)雜的物理機(jī)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眾多資本“搶食”，當(dāng)然其中也是林林總總、良莠不齊。

　　川財(cái)證券指出，量子通信產(chǎn)業(yè)、硬件設(shè)備和信息系統(tǒng)將先行。量子通信產(chǎn)業(yè)鏈按照上、中、下游分為設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)營及應(yīng)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(chǔ)設(shè)施投入逐步加大、應(yīng)用逐步成型，當(dāng)前時(shí)點(diǎn)上建議重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)公司。

　　神州信息在信息安全領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)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年神州信息就開始參與量子城域網(wǎng)建設(shè)。2013年國家批準(zhǔn)立項(xiàng)的量子保密通信“京滬干線”，該干線連接北京上海，全長2000余公里，是世界首條遠(yuǎn)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(tǒng)信息傳輸?shù)陌踩?。近兩年，公司先后承建“量子保密通信‘京滬干線’技術(shù)驗(yàn)證及應(yīng)用示范項(xiàng)目”的室內(nèi)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)和主干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目，目前在我國量子通信領(lǐng)域市場份額第一。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，遭到上交所問詢。