2016年7月我國(guó)將發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，并在世界上首次實(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。

　　量子通信的原理是什么，如何實(shí)現(xiàn)信息的傳遞和加密？

　　量子理論被認(rèn)為是繼牛頓經(jīng)典力學(xué)后，人類(lèi)科學(xué)的顛覆性發(fā)現(xiàn)。量子通信，即利用量子糾纏效應(yīng)，來(lái)傳遞信息。什么是量子糾纏？通俗地說(shuō)，就像心電感應(yīng)。量子力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，宇宙中任何一個(gè)粒子都有“雙胞胎”，二者即使隔開(kāi)整個(gè)宇宙的距離，也仍然一直保持同步同時(shí)同樣的變化。一對(duì)粒子同步同樣變化的狀態(tài)，就是量子糾纏態(tài)。處于量子糾纏的兩個(gè)粒子，無(wú)論分離多遠(yuǎn)，它們之間都存在一種神秘的關(guān)聯(lián)。

　　利用這一原理，人們可以制備出一對(duì)糾纏粒子，把它們放在不同的位置，當(dāng)這邊的粒子一動(dòng)，對(duì)端的粒子立刻就接收到信息。這就是量子通信。

　　目前我們討論的“量子通信”，主要包含兩個(gè)應(yīng)用方向：一是用量子技術(shù)取代目前技術(shù)（光纜）來(lái)傳遞信息；二是仍用目前技術(shù)傳遞信息，但信息加密的秘鑰用量子原理來(lái)分配、傳遞秘鑰。

　　量子通信的安全性如何？

　　量子保密技術(shù)被普遍認(rèn)為是“理論上百分百不可破譯截獲”、“百分百安全”，主要基于兩個(gè)原理：海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理和量子不可復(fù)制原理。量子密碼通信傳遞的不是信息本身，而是傳遞密鑰，甲發(fā)送確定狀態(tài)的光子，乙采用收發(fā)器接收，而后甲乙互相對(duì)應(yīng)光子狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)光子狀態(tài)改變，即可確認(rèn)被竊聽(tīng)。

　　但最大的難題是：光子會(huì)丟失。光子發(fā)射一段距離后就會(huì)衰減，若沒(méi)有中間站“在路上幫它調(diào)整狀態(tài)”，它就無(wú)法完成穿越。

　　因此，量子通信要解決的兩個(gè)基本問(wèn)題就是：讓光子保持量子糾纏狀態(tài)的距離變得更長(zhǎng)、讓光子傳輸?shù)乃俣雀?。在同等技術(shù)條件下，中間基站（或稱(chēng)“節(jié)點(diǎn)”）的質(zhì)量非常關(guān)鍵。

　　理論上，即使是量子計(jì)算機(jī)，也不可能破譯量子秘鑰，然而實(shí)際應(yīng)用中，仍有許多因素可能導(dǎo)致秘鑰泄露。尤其是中間基站，需要先接收，再發(fā)送，容易存在被截獲的漏洞。

　　量子技術(shù)目前發(fā)展?fàn)顩r如何？

　　目前，歐洲主攻傳輸中的中轉(zhuǎn)基站技術(shù)，美國(guó)主攻量子計(jì)算機(jī)的硬件，中國(guó)主攻長(zhǎng)距離量子加密通信?？傮w而言，歐洲領(lǐng)先美國(guó)，而中國(guó)在實(shí)際應(yīng)用方向走在前列。

　　今年7月，中國(guó)將發(fā)射首顆“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”，這顆衛(wèi)星將推動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)光纖的空中通信。該衛(wèi)星搭載量子密鑰通信機(jī)、量子糾纏發(fā)射機(jī)、量子糾纏源、量子試驗(yàn)控制與處理機(jī)等有效載荷，可與地面上相距千公里量級(jí)的兩處光學(xué)站同時(shí)建立量子光鏈路。

　　量子衛(wèi)星發(fā)射后，天地一體化量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將投入正式運(yùn)行，完成的科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)包括：星地高速量子密鑰分發(fā)、廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)、星地量子糾纏分發(fā)以及地星量子隱形傳態(tài)等。

　　量子通信作為未來(lái)通信安全的關(guān)鍵技術(shù)，必將會(huì)大規(guī)模商用，為信息社會(huì)的發(fā)展提供可靠的安全保障。

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