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量子通信如何守護信息安全(新知)

2023年08月08日 閱讀 683

       【現(xiàn)象】前不久,北京量子信息科學研究院袁之良團隊首創(chuàng)量子密鑰分發(fā)開放式新架構,采用光頻梳技術,成功實現(xiàn)615公里光纖量子通信。相較傳統(tǒng)架構,該架構在確保量子通信安全性的同時,能大幅降低系統(tǒng)建設成本,為我國建設多節(jié)點廣域量子網(wǎng)絡提供更多元的技術選擇。

  【點評】

  量子通信很“熱”,但有人覺得它“高冷”。這是因為,作為物理科學與信息技術的結合,量子通信具有很高的技術門檻。近年來,在這個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域,我國闊步前行,已具備較強的科技實力和創(chuàng)新能力。2012年,安徽合肥建成首個城域量子通信試驗示范網(wǎng);2016年,我國發(fā)射全球首顆量子科學實驗衛(wèi)星;2017年,世界首條量子保密通信干線“京滬干線”正式開通;2022年,我國成功發(fā)射世界首顆量子微納衛(wèi)星;今年,我國首次在國際上實現(xiàn)百兆比特率的實時量子密鑰分發(fā),這些重大創(chuàng)新成果,舉世矚目、影響深遠。

  此次我國科學家首創(chuàng)的架構,新在何處?北京量子信息科學研究院光量子通信與器件團隊成員打了一個比方:“如果想要在北京、青島兩地之間進行‘量子通話’,過去需在通信兩端之間連通‘兩條路’。新架構出現(xiàn)后‘一條路’就已足夠?!?

  量子通信之所以“熱”,主要是因為相較以微電子為基礎的計算機通信技術更安全。這種安全性來自于量子本身的神奇特性??茖W家對此有生動直觀的比喻:“孫悟空的分身術”是對量子疊加態(tài)的生動比擬,擁有多個可能狀態(tài)的量子,只有被觀測或被測量時,才會隨機地呈現(xiàn)出某種確定狀態(tài);量子糾纏態(tài)類似“心電感應”,指兩個處于糾纏狀態(tài)的粒子無論相隔多遠,一個動,另一個立刻“感應”對方狀態(tài)。

  量子密鑰分發(fā)這種典型的量子通信類型,就是基于量子的不可測量性、不可克隆性,產(chǎn)生不能通過計算破譯的密鑰,為量子通信上一把“安全鎖”。整個過程就好比一個人想要傳遞秘密給另外一個人,需要把存放秘密的箱子和一把鑰匙交給接收方。接收方只有用這把鑰匙打開箱子,才能取到秘密。沒有這把鑰匙,任何人無法打開箱子,而且一旦這把鑰匙被別人動過,傳送者會立刻發(fā)現(xiàn),原有的鑰匙作廢,再給一把新的鑰匙,直到接收方拿到為止。

  如今,量子通信已成為我國數(shù)字新基建的重要組成部分。量子通信在賽事調(diào)度、金融交易等領域表現(xiàn)出色,北京、上海、合肥等地已形成勢頭強勁的產(chǎn)業(yè)集群,匯聚了一批創(chuàng)新型企業(yè)。可以預見,隨著技術創(chuàng)新和商業(yè)化推進,量子通信將更加廣泛、更為頻繁地進入“尋常百姓家”,助力通信便捷、守護信息安全。

  通信距離更遠、應用場景更豐富、信息安全更有保障,是科學家和產(chǎn)業(yè)界的努力方向??陀^來看,我國量子技術部分核心元器件的國產(chǎn)供應能力還不足,還需攻克光學、光電集成、深度制冷集成、高速高精度專用集成電路等技術。另一方面,必須銜接好基礎研究、關鍵核心技術研發(fā)、工程化集成與驗證等環(huán)節(jié),做好上下游產(chǎn)業(yè)鏈建設和培育。把握大趨勢、下好先手棋,牢牢掌握量子通信發(fā)展的主動權,將為實現(xiàn)高質量發(fā)展提供新動能。


轉載自:《 人民日報 》( 2023年05月18日 07 版)

(責編:趙欣悅、曲源)
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