潘建伟院士:十年实现有量子通讯保障的互联网,“量子称霸”为时不远

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量子卫星首席科学家、中科院院士潘建伟

【人物档案】潘建伟,中国科协副主席、量子卫星首席科学家、中科院院士、中国科学技术大学教授。从事量子光学、量子信息和量子力学基础问题检验等方面的研究,对量子通信等研究有创新性贡献,是该领域的国际著名学者,研究成果曾5次入选欧洲物理学会评选的“年度物理学重大进展”、4次入选美国物理学会评选的“年度物理学重大事件”、6次入选两院院士评选的“年度中国十大科技进展新闻”。

潘建伟表示,我国量子密钥相关技术已经有实际应用案例,而利用十年或者更长一点时间,将可实现有量子通讯保障的互联网。那么,我国量子通信建设里程碑有哪些?量子通信比传统加密有何优势?现实生活中又有哪些实际应用?

值此岁末之际,中国科技网组织大型年终特别策划“科技创新百人谈”系列报道,本期我们将目光聚焦在量子通信、量子计算领域,特别回顾梳理了一年来潘建伟院士关于量子通信、量子计算的探索,展望量子通信、量子计算领域还将有哪些大事发生。

2016年,天地一体化连通

8月16日,伴随着世界首颗量子科学实验卫星在酒泉圆满发射成功,从此,头顶浩瀚的星空里也多了一份属于中国和世界的“量子”牵挂。11月,世界第一条量子通信保密干线——“京沪干线”合肥至上海段开通,预计将于年低全面开通。我国在量子通信应用方面已经走在了世界的前列。


图表:一张图看完国内量子通信建设里程碑

用10年时间构建天地一体的有量子通信安全保障的量子互联网

量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。据潘建伟介绍说,量子通讯的基本特征是利用微观世界里面的能量的最小单元---单光子,进行信息传递。比如说15W的电灯泡,每秒钟都会发射出一些能量,如果用放大镜来看它是由小颗粒组成,大概每秒钟能发出百亿亿个小颗粒。量子通信就是拿小颗粒来送信号,拍照、偷听、复制等行为都会对光子的状态造成影响,那么发送的信息跟收到的信息就是不同的,量子通信的绝对安全性正是基于这个原理。

据潘建伟解释说,传统的通信是来自计算的复杂度,加密是使用一连串数字组成的密钥,随着人类计算能力的增加,可能被破译。而量子密钥具有不可克隆的特质,是基于物理学的基本原理,如果密钥在传输过程中遭遇窃听,收发双方就会知道,从而放弃使用不安全的密钥。

在国家的支持下,我国从2010 年至今,已陆续建立了多个量子通信城域示范网络,政府各部门为主要使用对象,对各种保密资料的存储和传输提供安全加密。

目前在建的“京沪干线”项目光纤长度约2000公里,将连接北京、上海等城域网络,将通过技术验证等,实现网上银行数据远程灾备、金融机构信息数据采集等应用示范。8月发射的中科院量子科学实验卫星“墨子号”,将实现高速星地量子秘钥分发、星地量子纠缠分发和千公里级的空地量子隐形传输。“目前,已建立起星地信道,为后期实验打下基础,以便最后形成天地一体的量子通信网络。”潘建伟说。

目前量子通信已经初步在城域网上有一些很好的运用,将来慢慢地会做到向广域网推进。“我们希望通过十年左右的努力,用光纤来构建一个多横多纵的骨干网络。在相关卫星的帮助下,我们能够实现一个天地一体化的、广域的量子通信网络。”潘建伟说,“有了这个网络,就能够给每个有需要的用户提供密钥;有了密钥之后,和相关的加密算法加在一起,也许在十年或者更长一点时间,就可以构建一个有量子通讯保障的互联网。”

潘建伟:希望能再通过五年时间,有至少两颗卫星都可以在白天做实验,解决卫星与卫星间通讯全天时的问题。再通过十年左右的努力,形成“星群”,与地面台站结合,逐步构建起天地一体的量子通信广域传输网络。

责任编辑:马嘉悦
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