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

　　ICCSZ訊  潘建偉,中國(guó)科協(xié)副主席、量子衛(wèi)星首席科學(xué)家、中科院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授。從事量子光學(xué)、量子信息和量子力學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題檢驗(yàn)等方面的研究,對(duì)量子通信等研究有創(chuàng)新性貢獻(xiàn),是該領(lǐng)域的國(guó)際著名學(xué)者,研究成果曾5次入選歐洲物理學(xué)會(huì)評(píng)選的“年度物理學(xué)重大進(jìn)展”、4次入選美國(guó)物理學(xué)會(huì)評(píng)選的“年度物理學(xué)重大事件”、6次入選兩院院士評(píng)選的“年度中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞”。

　　潘建偉表示,我國(guó)量子密鑰相關(guān)技術(shù)已經(jīng)有實(shí)際應(yīng)用案例,而利用十年或者更長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間,將可實(shí)現(xiàn)有量子通訊保障的互聯(lián)網(wǎng)。那么,我國(guó)量子通信建設(shè)里程碑有哪些?量子通信比傳統(tǒng)加密有何優(yōu)勢(shì)?現(xiàn)實(shí)生活中又有哪些實(shí)際應(yīng)用?

　　值此歲末之際,中國(guó)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(bào)道,本期我們將目光聚焦在量子通信、量子計(jì)算領(lǐng)域,特別回顧梳理了一年來(lái)潘建偉院士關(guān)于量子通信、量子計(jì)算的探索,展望量子通信、量子計(jì)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(xué)實(shí)驗(yàn)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(guó)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(kāi)通,預(yù)計(jì)將于年低全面開(kāi)通。我國(guó)在量子通信應(yīng)用方面已經(jīng)走在了世界的前列。

　　用10年時(shí)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(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通訊方式。據(jù)潘建偉介紹說(shuō),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(jìn)行信息傳遞。比如說(shuō)15W的電燈泡,每秒鐘都會(huì)發(fā)射出一些能量,如果用放大鏡來(lái)看它是由小顆粒組成,大概每秒鐘能發(fā)出百億億個(gè)小顆粒。量子通信就是拿小顆粒來(lái)送信號(hào),拍照、偷聽(tīng)、復(fù)制等行為都會(huì)對(duì)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(duì)安全性正是基于這個(gè)原理。

　　據(jù)潘建偉解釋說(shuō),傳統(tǒng)的通信是來(lái)自計(jì)算的復(fù)雜度,加密是使用一連串?dāng)?shù)字組成的密鑰,隨著人類(lèi)計(jì)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(xué)的基本原理,如果密鑰在傳輸過(guò)程中遭遇竊聽(tīng),收發(fā)雙方就會(huì)知道,從而放棄使用不安全的密鑰。

　　在國(guó)家的支持下,我國(guó)從2010 年至今,已陸續(xù)建立了多個(gè)量子通信城域示范網(wǎng)絡(luò),政府各部門(mén)為主要使用對(duì)象,對(duì)各種保密資料的存儲(chǔ)和傳輸提供安全加密。

　　目前在建的“京滬干線”項(xiàng)目光纖長(zhǎng)度約2000公里,將連接北京、上海等城域網(wǎng)絡(luò),將通過(guò)技術(shù)驗(yàn)證等,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上銀行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程災(zāi)備、金融機(jī)構(gòu)信息數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用示范。8月發(fā)射的中科院量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”,將實(shí)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(jí)的空地量子隱形傳輸。“目前,已建立起星地信道,為后期實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ),以便最后形成天地一體的量子通信網(wǎng)絡(luò)。”潘建偉說(shuō)。

　　目前量子通信已經(jīng)初步在城域網(wǎng)上有一些很好的運(yùn)用,將來(lái)慢慢地會(huì)做到向廣域網(wǎng)推進(jìn)。“我們希望通過(guò)十年左右的努力,用光纖來(lái)構(gòu)建一個(gè)多橫多縱的骨干網(wǎng)絡(luò)。在相關(guān)衛(wèi)星的幫助下,我們能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)天地一體化的、廣域的量子通信網(wǎng)絡(luò)。”潘建偉說(shuō),“有了這個(gè)網(wǎng)絡(luò),就能夠給每個(gè)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(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間,就可以構(gòu)建一個(gè)有量子通訊保障的互聯(lián)網(wǎng)。”

　　潘建偉:希望能再通過(guò)五年時(shí)間,有至少兩顆衛(wèi)星都可以在白天做實(shí)驗(yàn),解決衛(wèi)星與衛(wèi)星間通訊全天時(shí)的問(wèn)題。再通過(guò)十年左右的努力,形成“星群”,與地面臺(tái)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(luò)。