“你好！”29日，從中國(guó)發(fā)出的一聲問(wèn)好，通過(guò)量子保密“京滬干線(xiàn)”，又經(jīng)過(guò)“墨子號(hào)”衛(wèi)星，跨越了半個(gè)地球來(lái)到奧地利。這是歷史上首次洲際量子保密通信，通話(huà)內(nèi)容經(jīng)過(guò)量子加密后無(wú)法破解。一次簡(jiǎn)短的通話(huà)，留下濃墨重彩的一筆。如此長(zhǎng)距離、實(shí)用化的量子保密通信，意味著覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡(luò)已離我們?cè)絹?lái)越近，中國(guó)在迎接“第二次量子革命”中走在了前列。

量子通信“京滬干線(xiàn)”總控中心分會(huì)場(chǎng)的科研人員正忙碌。

天地對(duì)接

保密通信突破千公里級(jí)

29日下午，中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)白春禮與奧地利科學(xué)院院長(zhǎng)安東·塞林格通過(guò)量子保密通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了一次視頻通話(huà)。

這次通話(huà)使用的量子密鑰，信號(hào)是這樣“走”的：先通過(guò)“京滬干線(xiàn)”北京控制中心與“墨子號(hào)”衛(wèi)星興隆地面站的連接，打通天地一體化廣域量子通信的鏈路，然后通過(guò)“墨子號(hào)”與奧地利地面站的衛(wèi)星量子通信，來(lái)到7000多公里以外的歐洲。

稍早之前，白春禮見(jiàn)證了“京滬干線(xiàn)”正式開(kāi)通，并用量子加密視頻會(huì)議系統(tǒng)分別與合肥、濟(jì)南、上海、新疆等地成功通話(huà)。

“京滬干線(xiàn)”是一條連接北京、上海，貫穿濟(jì)南和合肥的量子通信骨干網(wǎng)絡(luò)，全長(zhǎng)2000余公里，可滿(mǎn)足上萬(wàn)名用戶(hù)的密鑰分發(fā)業(yè)務(wù)需求。通過(guò)這條線(xiàn)路，交通銀行、工商銀行、阿里巴巴集團(tuán)也實(shí)現(xiàn)了京滬異地?cái)?shù)據(jù)的量子加密傳輸?shù)葢?yīng)用。

從百公里級(jí)的實(shí)驗(yàn)，到千公里級(jí)的實(shí)際應(yīng)用，中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院研究團(tuán)隊(duì)不斷取得突破，先后攻克了高速量子密鑰分發(fā)、高速高效率單光子探測(cè)、可信中繼傳輸和大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)管控等關(guān)鍵技術(shù)難題。

“能夠進(jìn)行這么長(zhǎng)距離、多節(jié)點(diǎn)的量子保密通信，尤其是國(guó)外節(jié)點(diǎn)并非由我們建設(shè)，說(shuō)明‘天地一體’量子通信網(wǎng)絡(luò)是穩(wěn)定、兼容的，可以實(shí)用化。”“京滬干線(xiàn)”項(xiàng)目首席科學(xué)家潘建偉院士說(shuō)。

不再裸奔

數(shù)據(jù)加密實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍

網(wǎng)購(gòu)時(shí)有沒(méi)有想過(guò)，交易信息真的安全嗎？這些信息都經(jīng)過(guò)加密，但并非不可破解。

通過(guò)“京滬干線(xiàn)”把銀行的一筆錢(qián)從上海轉(zhuǎn)賬到北京——這是現(xiàn)場(chǎng)演示的量子保密通信一個(gè)實(shí)際應(yīng)用?！熬删€(xiàn)”項(xiàng)目工程總師陳宇翱說(shuō)，由于量子具有“不可分割”“測(cè)不準(zhǔn)”“不可克隆”等特性，量子保密通信在原理上是絕對(duì)安全、不可破解的。

科學(xué)家這樣解釋?zhuān)菏紫?，由?/span>“不可分割”，竊聽(tīng)者無(wú)法分割出半個(gè)量子進(jìn)行測(cè)量；其次，測(cè)量必然會(huì)改變量子的狀態(tài)，竊聽(tīng)者也不能截取量子之后，去測(cè)量它的狀態(tài)，因?yàn)檫@樣竊聽(tīng)行為會(huì)暴露；第三，未知的量子態(tài)無(wú)法被精確復(fù)制，竊聽(tīng)者即使截取了量子，也不能精準(zhǔn)復(fù)制量子狀態(tài)來(lái)竊聽(tīng)，得到的只能是“偽碼”。

這項(xiàng)技術(shù)并不局限于實(shí)驗(yàn)室里。我國(guó)已經(jīng)率先將量子通信帶到了日常生活中，讓以量子密鑰通信終端設(shè)備、全通光交換、網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備為核心的量子信息安全系統(tǒng)，為涉密信息“保駕護(hù)航”。

“基于量子密鑰分發(fā)的保密通信在我國(guó)實(shí)用化比較早，已經(jīng)有了一批應(yīng)用量子密鑰的商用加密通信產(chǎn)品，包括量子U盾等。”科大國(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司總裁趙勇說(shuō)，未來(lái)一兩年，量子密鑰分發(fā)設(shè)備有望發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

科大國(guó)盾承擔(dān)了此次洲際量子通信的部分關(guān)鍵設(shè)備研制。事實(shí)上，“京滬干線(xiàn)”培育了量子通信的制造業(yè)和服務(wù)業(yè)，多數(shù)基礎(chǔ)設(shè)備都是由中國(guó)企業(yè)自主研發(fā)和制造的。

不過(guò)，趙勇也表示，想要規(guī)模應(yīng)用量子通信，還需要技術(shù)不斷突破，解決損耗引起的速率下降和距離受限等問(wèn)題，突破的方向包括提高發(fā)光頻率、提高探測(cè)效率以及各種新技術(shù)。

顛覆創(chuàng)新

新一輪科研比拼中國(guó)領(lǐng)跑

在20世紀(jì)，“量子革命”孕育出激光、半導(dǎo)體、核能等技術(shù)，發(fā)展出光通信、電子計(jì)算機(jī)、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等改變?nèi)祟?lèi)文明進(jìn)程的重大應(yīng)用。進(jìn)入新世紀(jì)，以“量子調(diào)控”為特征的第二次量子革命拉開(kāi)序幕。

在新的征程中，中國(guó)正領(lǐng)跑。

成功發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，成功研發(fā)世界上第一臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)，成功實(shí)現(xiàn)千公里量子糾纏分發(fā)、星地量子密鑰分發(fā)和地星量子隱形傳態(tài)……去年以來(lái)，我國(guó)科學(xué)家在量子科研領(lǐng)域連續(xù)獲得世界級(jí)突破。