量子通信技術(shù)不再是傳說

　　ICCSZ訊（編輯summer）日前，據(jù)央視新聞聯(lián)播稱，由中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)副校長潘建偉及其率領(lǐng)的團(tuán)隊在2013年開建的世界第一條量子通信保密干線——“京滬干線”將于2016年前后建成，這使中國在量子通信領(lǐng)域，從十年前不起眼的國家發(fā)展成為現(xiàn)在的世界勁旅。被央視點名后的量子通信從“不溫不火”的境況中走到了大眾眼前，據(jù)了解，量子通信被國際公認(rèn)是最安全的通信方式，一旦應(yīng)用，無論對國防、金融，還是我們每一個人使用的手機、網(wǎng)絡(luò)等，都將帶來顛覆性的變革。

　　量子通信是什么?

　　有研究報告指出，量子通信在軍事、國防、金融等信息安全領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用價值和前景，未來國內(nèi)量子通信市場規(guī)模有望達(dá)到千億元級別。聽起來厲害了不止一點點，那么量子通信到底是什么?

　　所謂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，是近二十年發(fā)展起來的新型交叉學(xué)科，是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。量子通信具有高效率和絕對安全等特點，是目前國際量子物理和信息科學(xué)的研究熱點。

　　用國際頂級量子專家王肇中教授的話說，量子通信就是單模光纖兩端加上能代替常用光模塊功能的、光量子態(tài)的發(fā)送和接收設(shè)備，實現(xiàn)基于物理加密的保密通信。清華大學(xué)物理系教授王向斌也表示，量子通信簡單的說就是基于光的單量子態(tài)實現(xiàn)的通信手段，以完成經(jīng)典通信手段無法完成的通信任務(wù)，例如保密性任務(wù)等。

　　而追溯量子通信的起源，恐怕要從愛因斯坦的“幽靈”——量子糾纏的實證說起。

　　量子糾纏證實了愛因斯坦的幽靈——超距作用的存在，它證實了任何兩種物質(zhì)之間，不管距離多遠(yuǎn)，都有可能相互影響，不受四維時空的約束，是非局域的，宇宙在冥冥之中存在深層次的內(nèi)在聯(lián)系。

　　在量子糾纏理論的基礎(chǔ)上，1993年，美國科學(xué)家C.H.Bennett提出了量子通信(Quantum Teleportation)的概念。量子通信是由量子態(tài)攜帶信息的通信方式，它利用光子等基本粒子的量子糾纏原理實現(xiàn)保密通信過程。量子通信概念的提出，使愛因斯坦的“幽靈” ——量子糾纏效益開始真正發(fā)揮其真正的威力。

　　1993年，在貝內(nèi)特提出量子通信概念以后，6位來自不同國家的科學(xué)家，基于量子糾纏理論，提出了利用經(jīng)典與量子相結(jié)合的方法實現(xiàn)量子隱形傳送的方案，量子隱形傳態(tài)不僅在物理學(xué)領(lǐng)域?qū)θ藗冋J(rèn)識與揭示自然界的神秘規(guī)律具有重要意義，而且可以用量子態(tài)作為信息載體，通過量子態(tài)的傳送完成大容量信息的傳輸，實現(xiàn)原則上不可破譯的量子保密通信。

　　1997年，在奧地利留學(xué)的中國青年學(xué)者潘建偉與荷蘭學(xué)者波密斯特等人合作，首次實現(xiàn)了未知量子態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態(tài)從甲地的光子傳送到乙地的光子上。

　　經(jīng)過多年的發(fā)展，量子通信這門學(xué)科已逐步從理論走向?qū)嶒?，并向?qū)嵱没l(fā)展，主要涉及的領(lǐng)域包括：量子密碼通信、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密集編碼等。

　　中國的量子通信情緣

　　量子通信具有傳統(tǒng)通信方式所不具備的絕對安全特性，不但在國家安全、金融等信息安全領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用價值和前景，而且也逐漸走進(jìn)人們的日常生活。

　　我國從上世紀(jì)80年代開始從事量子光學(xué)領(lǐng)域的研究，與國外的研究幾乎在同一起跑線上，近幾年來，中國在量子通信方面的成績也日益突出，潘建偉教授及其團(tuán)隊在國內(nèi)量子通信研究領(lǐng)域所作出的貢獻(xiàn)是不得不提的。

　　2008年底，潘建偉的科研團(tuán)隊成功研制了基于誘騙態(tài)的光纖量子通信原型系統(tǒng)，在合肥成功組建了世界上首個3節(jié)點鏈狀光量子電話網(wǎng);2009年9月，潘建偉的科研團(tuán)隊正是在3節(jié)點鏈狀光量子電話網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建成了世界上首個全通型量子通信網(wǎng)絡(luò)，首次實現(xiàn)了實時語音量子保密通信;2010年7月啟動合肥城域量子通信試驗示范網(wǎng)建設(shè);在2012年初建成世界上規(guī)模最大的46節(jié)點量子通信試驗網(wǎng);2013年開建的世界第一條量子通信保密干線——“京滬干線”將于2016年前后建成;而去年召開的“2014量子通信、測量和計算國際學(xué)術(shù)大會”上則透露，中科院“量子科學(xué)實驗衛(wèi)星”工程目前進(jìn)展順利，計劃在2016年左右發(fā)射，中國將在第一顆衛(wèi)星工程順利發(fā)射后，進(jìn)一步開展研究，到2030年建成全球化的量子通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。

　　量子通信離我們還有多遠(yuǎn)?

　　從上述文章可以看出，其實量子通信已經(jīng)離我們很近了，實際的量子通信中，量子通信與現(xiàn)有通信的融合是一個相互取長補短的過程，量子通信不會完全替代現(xiàn)有的通信技術(shù)，而是在現(xiàn)有的技術(shù)上在物理層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層將兩者進(jìn)行了融合。

　　目前的量子通信技術(shù)研究，各個主要國家都投入重金進(jìn)行研發(fā)，而對于中國來說，量子通信技術(shù)的研究成果更是先行一步。如今量子通信技術(shù)的研究已經(jīng)從科研階段進(jìn)入試點階段，未來隨著量子通信技術(shù)的大力推動發(fā)展，將向規(guī)模商用階段邁進(jìn)，量子通信的絕對保密性也決定了其在軍事、國防、金融等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，隨著技術(shù)的慢慢越來越成熟，在未來的大眾商業(yè)市場中，量子通信也具有極大的潛力，讓我們都拭目以待吧!