量子通信如何守護信息安全

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(gòu)，采用光頻梳技術(shù)，成功實現(xiàn)615公里光纖量子通信。相較傳統(tǒng)架構(gòu)，該架構(gòu)在確保量子通信安全性的同時，能大幅降低系統(tǒng)建設(shè)成本，為我國建設(shè)多節(jié)點廣域量子網(wǎng)絡(luò)提供更多元的技術(shù)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(shù)的結(jié)合，量子通信具有很高的技術(shù)門檻。近年來，在這個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)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(gòu)，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(gòu)出現(xiàn)后‘一條路’就已足夠?！?/span>

量子通信之所以“熱”，主要是因為相較以微電子為基礎(chǔ)的計算機通信技術(shù)更安全。這種安全性來自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(shù)”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(yīng)”，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(yīng)”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(lǐng)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)?？梢灶A(yù)見，隨著技術(shù)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(yīng)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(shù)部分核心元器件的國產(chǎn)供應(yīng)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(shù)。另一方面，必須銜接好基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵核心技術(shù)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(shè)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(quán)，將為實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提供新動能。

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