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量子通信走向实用 为信息安全提供“终极武器”

导读: 几乎在一夜之间,世界知道中国发射了一颗特别厉害的卫星——“墨子号”量子科学实验卫星。国际学术界着名的《自然》网站相关报道说,在这场“特殊的太空竞赛”中,中国“迈出了一大步”。

  几乎在一夜之间,世界知道中国发射了一颗特别厉害的卫星——“墨子号”量子科学实验卫星。国际学术界着名的《自然》网站相关报道说,在这场“特殊的太空竞赛”中,中国“迈出了一大步”。

  8月16日凌晨1时40分,由我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号” 搭载长征二号丁运载火箭在酒泉成功发射,全球将首次实现卫星和地面之间的量子通信。这颗卫星的发射高度大约500公里,并由“墨子号”和两个地面接收点形成到目前为止跨度最大、最安全的量子通信网络。

  护航信息安全

  今年4月,欧盟宣布将量子技术作为新的旗舰科研项目,迎接“第二次量子革命”;7月,美国建议加大对量子信息科学的投入,称这是“国家的挑战与机遇”。

  “量子技术”是什么?法国《欧洲时报》称,许多并不了解该技术的人们总是觉得这是一种以光速传播信息的颠覆性黑科技,甚至有人认为实现太空中的星际即时通信已经变为可能了。而实际上这与量子通信这门技术的真正本质相去甚远。量子信息是量子物理与信息技术相结合发展起来的新学科,主要包括量子通信和量子计算两个领域。量子通信主要研究量子密码、量子隐形传态、远距离量子通信技术等;量子计算主要研究量子计算机和适合于量子计算机的量子算法。中美两国恰好是选择了两个不同的方向:中国对量子通信情有独钟,美国对量子计算心仪已久。

  量子技术目前最受关注的领域是信息加密。有信息指出,量子科学为信息安全提供了“终极武器”,此次在“墨子号”量子卫星上搭载了“四种武器”:量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源和量子试验控制与处理机。

  量子卫星项目首席科学家、中国科技大学常务副校长潘建伟院士接受媒体采访时表示,量子卫星将从太空向地面传输加密密钥,同时揭示量子纠缠的科学现象。量子通信的安全性基于量子物理的基本原理,即单光子的不可分割性和量子的不可复制性,从而保证了信息的不可窃听和不可破解,可以从根本上永久性解决信息安全问题。

  当前,量子计算给保密带来了巨大挑战。中科院量子卓越创新中心教授陆朝阳接受媒体采访时表示,现在国防、金融等领域广泛使用的通信密码都是基于数学上的计算复杂度,等到大规模量子计算机真正面世的时候,在超强的计算能力面前,这些密码系统就都会失效。打个比方,量子计算便如可攻破一切传统保密系统的“利矛”。

  “上帝关闭了一扇门,但又打开了一扇窗,”陆朝阳说,同样源自量子理论的量子通信技术又为保密提供了新手段。它的基础是物理规律,比如在用一个光量子传递信息时,由于单光子已是最小单元,窃听者无法通过截取“半个光子”来获取信息;而窃听者试图对这个光子的状态进行测量时,量子测不准原理又导致这个光量子的状态发生改变,这使窃听必然被察觉并被通信双方规避。客观物理规律是没有人能改变的,也就是说,量子通信成为保密领域新的“坚盾”。

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