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(xué)家、中科院院士、中國科學(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(xué)者,研究成果曾5次入選歐洲物理學(xué)會評選的“年度物理學(xué)重大進展”、4次入選美國物理學(xué)會評選的“年度物理學(xué)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(xué)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(yù)計將于年低全面開通。我國在量子通信應(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(fù)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(fù)雜度,加密是使用一連串?dāng)?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(xué)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(luò),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(luò),將通過技術(shù)驗證等,實現(xiàn)網(wǎng)上銀行數(shù)據(jù)遠程災(zāi)備、金融機構(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(luò)。”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(luò)。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(luò)。”潘建偉說,“有了這個網(wǎng)絡(luò),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(luò)。