日前，中國科學(xué)院院長白春禮與奧地利科學(xué)院院長安東·塞林格通過量子保密通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了一次視頻通話。據(jù)悉，這是歷史上首次洲際量子保密通信，通話內(nèi)容經(jīng)過量子加密后無法破解。

英國《每日郵報(bào)》對此表示，這是世界上第一個(gè)“不可破解”的量子通信技術(shù)支持下的視頻通話，預(yù)示著超級安全通信、“永遠(yuǎn)不會(huì)被黑客入侵” 的新時(shí)代就要到來。

“京滬干線”：全球首個(gè)天地一體化廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)雛形

9月29日下午，世界首條量子保密通信干線——“京滬干線”正式開通，即結(jié)合“京滬干線”與“墨子號”的天地鏈路，我國科學(xué)家成功實(shí)現(xiàn)了洲際量子保密通信。據(jù)媒體報(bào)道，這標(biāo)志著我國在全球已構(gòu)建出首個(gè)天地一體化廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)雛形。

當(dāng)日下午，中國科學(xué)院院長白春禮與奧地利科學(xué)院院長安東·塞林格通過量子保密通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了一次視頻通話。

這次通話使用的量子密鑰，信號是這樣“走”的：先通過“京滬干線”北京控制中心與“墨子號”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“墨子號”與奧地利地面站的衛(wèi)星量子通信，來到7000多公里以外的歐洲。

“京滬干線”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2000余公里，可滿足上萬名用戶的密鑰分發(fā)業(yè)務(wù)需求。通過這條線路，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。

量子通信是迄今唯一被嚴(yán)格證明無條件安全的通信方式，可以有效解決信息安全問題。據(jù)悉，未來將以“京滬干線”為基礎(chǔ)，推動(dòng)量子通信在金融、政務(wù)、國防、電子信息等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，建立完整的量子通信產(chǎn)業(yè)鏈和下一代國家主權(quán)信息安全生態(tài)系統(tǒng)，最終構(gòu)建基于量子通信安全保障的量子互聯(lián)網(wǎng)。

據(jù)悉，中國和其他四個(gè)地方，新加坡，意大利，德國和俄羅斯之間進(jìn)行類似的測試對話，已在計(jì)劃之列。

現(xiàn)場試驗(yàn)：加密后的網(wǎng)購信息將不可破解

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)成為不可否認(rèn)的趨勢，與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)安全問題一直也是懸在互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)頭頂?shù)?ldquo;一把利劍”。就拿最普通的網(wǎng)購來說，雖然都經(jīng)過加密，但這些信息并非不可破解。

“京滬干線”項(xiàng)目科學(xué)家現(xiàn)場演示了量子保密通信的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用——通過“京滬干線”把銀行的一筆錢從上海轉(zhuǎn)賬到北京，來直觀解釋其中的原理：

首先，由于“不可分割”，竊聽者無法分割出半個(gè)量子進(jìn)行測量;其次，測量必然會(huì)改變量子的狀態(tài)，竊聽者也不能截取量子之后，去測量它的狀態(tài)，因?yàn)檫@樣竊聽行為會(huì)暴露;第三，未知的量子態(tài)無法被精確復(fù)制，竊聽者即使截取了量子，也不能精準(zhǔn)復(fù)制量子狀態(tài)來竊聽，得到的只能是“偽碼”。

“京滬干線”項(xiàng)目工程總師陳宇翱表示，由于量子具有“不可分割”“測不準(zhǔn)”“不可克隆”等特性，量子保密通信在原理上是絕對安全、不可破解的。

目前，這項(xiàng)技術(shù)并不局限于實(shí)驗(yàn)室里。我國已經(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”。

此外，京滬干線的建成和開通也將吸引和培育一批量子保密通信領(lǐng)域的上下游企業(yè)，使量子保密通信產(chǎn)業(yè)成為我國重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

知識延伸：從愛因斯坦的“幽靈”說起

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。追溯量子通信的起源，還得從愛因斯坦的“幽靈”——量子糾纏的實(shí)證說起。

量子糾纏是一種奇特的量子力學(xué)現(xiàn)象，通俗地說，兩個(gè)處于糾纏狀態(tài)的量子就像有“心靈感應(yīng)”，無論相隔多遠(yuǎn)都可瞬間互相影響，愛因斯坦稱之為“鬼魅般的遠(yuǎn)距作用”。

依據(jù)建立在“不確定性原理”基礎(chǔ)上的“量子糾纏”，科學(xué)家們提出了“量子通信”的設(shè)想，按照不確定性的原理，這種傳輸信息的方式從根本上杜絕了被破譯的可能，即使信息被截取，其“不確定性”使得破譯者根本無從下手。

但要讓量子通信實(shí)用化，需要實(shí)現(xiàn)量子糾纏的遠(yuǎn)距離分發(fā)。量子糾纏分發(fā)，就是將一對有“感應(yīng)”的量子分置于兩地。但量子地面?zhèn)鬏敓o論通過光纖或大氣都有較大信號損耗，此前國內(nèi)外地面實(shí)驗(yàn)傳輸距離一直停留在一百公里量級。解決這個(gè)問題的一個(gè)有效辦法就是利用衛(wèi)星向地面分發(fā)。

2016年8月16日1時(shí)40分，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丁運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射升空。這將促使中國實(shí)現(xiàn)在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。

對于量子時(shí)代的科研與應(yīng)用，我國科學(xué)家有著清晰的路線圖：通過量子通信研究，從初步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程量子通信網(wǎng)，到實(shí)現(xiàn)多橫多縱的全球量子通信網(wǎng)絡(luò);通過量子計(jì)算研究，為大規(guī)模計(jì)算難題提供解決方案，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)時(shí)代的信息有效挖掘;通過量子精密測量研究，實(shí)現(xiàn)新一代定位導(dǎo)航、激光制導(dǎo)、水下定位、醫(yī)學(xué)檢測等。