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一切高科技概念都是纸老虎:量子通信技术来了!

 神马云计算、大数据、物联网、智慧城市……这些高大上的概念,在程序猿和攻城狮的眼里都弱爆了好吗!技术,只有技术,才是信息化社会高速发展的背后,所有高科技概念的核心。例如算法,才能让大数据被层层剥开去分析,变得有实用价值;再例如光纤通信,这是实现数据高速传输、交换、存储的根本基础,是让智慧城市灵动起来的关键技术。

去年底今年初,一直不温不火的“量子通信”,突然就大红大紫了。就看近几天,先是中国科技大学潘建伟教授团队的“量子通信安全传输创世界纪录”,入选2014年中国十大科技进展;然后是量子通信首次应用于银行业,中国工商银行成功应用量子通信技术实现了北京分行电子档案信息在同城间的加密传输。

那么问题来了:量子通信到底是什么?量子通信是不是真的如传说那样绝不可能被窃听?中国在量子通信研究领域有什么地位?量子通信有多大实用价值?且让C114小编为您一一道来。

什么是量子通信?

我们就不要引用百度百科了,太不够逼格,还是直接引用专家的原话。用国际顶级量子专家王肇中教授的话说,量子通信就是单模光纤两端加上能代替常用光模块功能的、光量子态的发送和接收设备,实现基于物理加密的保密通信。清华大学物理系教授王向斌也表示,量子通信简单的说就是基于光的单量子态实现的通信手段,以完成经典通信手段无法完成的通信任务,例如保密性任务等。

北京邮电大学智能网络安全实验室主任李剑说,量子通信是指利用量子力学基本原理或基于物质量子特性的通信技术。它是结合量子技术与现代通信技术的一种新兴通信技术,在理论上可实现无条件安全的链路数据传输,被认为是保障未来通信安全最重要的技术手段。

所以,量子通信与现代基于光纤的通信技术存在紧密联系,其最大特征在于采用量子技术实现了通信的保密。当然,量子通信被形容为“绝对保密”、“无条件安全”,让很多人条件反射的认为又是一门伪科学。根据分析,由于量子不可克隆、不可分割,以及“一次一加密”的通信方式,理论上在当前技术水平下,确实不可能被窃听;但量子通信本身,仍然处在研究阶段,还远远没有达到大规模商用化的水平,实用的量子通信网络其保密的绝对性还有待商榷。

事实上,本次潘建伟教授及其团队入选2014年中国十大科技进展,其主要贡献在于“通过发展高速独立激光干涉技术,结合高效率、低噪声超导纳米线单光子探测器,将可以抵御黑客攻击的远程量子密钥分发系统的安全距离扩展至200公里,并将成码率提高了3个数量级,创下新的世界纪录”。

中国是不是坐谈之客?

三国时代,刘表单骑平定荆州,号称八骏,善善恶恶,名垂当世,但被曹操讥讽为“坐谈之客”,率大军平定北方时,丝毫不担心刘表从背后插刀子。对量子通信来说,中国专家现在指点江山,自信满满,到底中国当前量子技术发展有没有真材实料,是不是坐谈之客?

量子通信只有30年的发展历史,对中国来说并没有很重的历史包袱,因此在量子通信方面的研究,中国与国外诸强基本上从开始就站在同一起跑线上。华人顶级量子通信专家,也为中国量子通信发展做出了很大贡献。在国内,不得不提的是潘建伟教授及其团队。潘建伟建设早在上世纪90年代在国外留学时就已经开始量子通信研究,2008年在中国科技大学建成光量子电话网,实现了“一次一密”加密方式的实时网络通话;2010年7月启动合肥城域量子通信试验示范网建设,在2012年初建成世界上规模最大的46节点量子通信试验网。据新华社报导,合肥量子通信政务网建成3年以来运行良好,通信正确率达到99.6%,超过了目前移动通信网络的水平。

潘建伟教授指出,量子通信技术的实际应用将分三步走:一是通过光纤实现城域量子通信网络;二是通过量子中继器实现城际量子通信网络;三是通过卫星中转实现可覆盖全球的广域量子通信网络。

2012年,新华社和中国科大合作建设的金融信息量子通信验证网在北京开通,在世界上首次实现利用量子通信网络对金融信息的安全传输,这是今年中国工商银行能够商用城域级量子通信网的基础。2014年3月,山东济南建设的“济南量子通信试验网”也正式投入使用。2014年,世界第一条量子信息保密干线——“京沪干线”量子通信工程开工建设,预计将于2016年交付。

据媒体报道,中国广域量子通信网络计划也已经开始,中科院战略先导专项“量子科学实验卫星”,计划在2016年左右发射,首颗卫星发射后还将发射更多卫星,到2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子密钥分发, 届时联接亚洲与欧洲的洲际量子通信网也将建成。到2030年左右,中国将建成全球化的广域量子通信网络。

量子通信的实用价值

技术研究与产业化总是相辅相成的。没有产业化做基础,技术的研究将是无源之水无本之木。例如谷歌这样的大公司,每年都有很多吸引眼球的项目,谷歌眼镜、谷歌热气球无线网、谷歌模块化手机等等,都是从众多项目中脱颖而出,获得谷歌强大的资金支持,从而具备了产业化的前景。

对量子技术来说,目前已经从科研阶段进入试点阶段,未来10年将向规模商用阶段迈进,——这是从技术角度的判断。对市场角度来说,互联网本质上是一个不安全的网络,而量子通信在理论上的绝对保密特征,已经得到物理定理的证明,很显然在军事、国防、金融等领域有着广阔的应用前景。在大众商业市场,随着技术成熟,量子通信也将具有极大的发展潜力。

量子通信是一种技术,而不是一个概念、一项标准。目前各主要国家都在量子通信领域投入重金研发,以期获得发展先机掌握主导权。对中国来说,目前产业化的现状,在世界范围内都是比较领先的,中国基于光通信的现代通信技术已经达到国际领先水平,量子通信技术的研究成果不必否认。中国高新技术的发展环境十分宽松,随着国家大力推动量子技术的发展,将有机会成就一段技术传奇。

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