量子通信可保證通話不被竊聽
《西游記》中,，孫悟空一個“筋斗云”就能越過十萬八千里,。數(shù)百年后，科學家已經(jīng)讓“筋斗云”變成現(xiàn)實—— —利用量子通訊,，將物質(zhì)的未知量子態(tài)精確傳送到遙遠地點,，像“筋斗云”一樣瞬間傳輸,。
這項被稱為下一個科技拐點的量子技術(shù)，是目前已知的最安全的通信技術(shù),。如何保障在傳輸過程中不被竊聽或截取呢,？濟南量子技術(shù)研究院院長助理周飛博士說，在物理學中常用到量子的概念,，是指一個不可分割的基本個體,，它不同于分子、原子,。例如,，“光量子”是光的基本單位?！傲孔邮悄芰康淖钚〔豢煞指顔卧?，它的核心在于‘最小不可分割’，每一個不可分割的量子可以看作一個單量子態(tài),?！?/p>
單量子態(tài)有什么特性呢？周飛介紹,，其最大的特點是具有測量不準和不可克隆的性質(zhì),。量子的不可精確測量也就意味著無法精確克隆，“這就保證了只要有人試圖復制,，就會發(fā)生誤碼,，就能被發(fā)現(xiàn)?！敝茱w介紹,，這也使得用量子態(tài)通信在傳輸過程中具有了絕對安全性。
除了傳輸過程的安全性,，量子通信的絕對安全還得提到量子密鑰,。據(jù)介紹，一般來講，信息的加密需要配合一連串數(shù)字組成的密鑰才能安全,。據(jù)了解,，量子通信則是通過將這串重要的數(shù)字密鑰貫穿在一系列特殊的量子信息里面，并在量子通信線路中傳輸再提取,。周飛介紹,，量子通信最大的特點是，當量子信息被竊聽后,，就會發(fā)生亂碼,，留下的痕跡無法還原。所以利用量子的不可克隆性就保證了量子密鑰的安全,。
28家單位用過量子加密通信
在濟南,，這項高精尖的量子通信技術(shù)已經(jīng)開始了應(yīng)用。由濟南量子技術(shù)研究院組織承建的濟南量子通信試驗網(wǎng),，總體建設(shè)工程已于2014年初全部竣工驗收,。這是我國第一個以承載實際應(yīng)用為目標的大型量子通信網(wǎng)，也是世界上已知的規(guī)模最大,、功能最全的量子通信試驗網(wǎng),。
5月31日，在濟南量子通信試驗網(wǎng)總控中心,，量子通信監(jiān)測系統(tǒng)可以清晰看到每個集控站的分布情況,，比如高新集控站、共青團集控站,、緯六路集控站等,。目前濟南已有28家單位通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)量子通信集控站和終端，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)安全傳輸,?！斑@28個單位的用戶節(jié)點數(shù)達到50個，也就是說有的單位可以有多個節(jié)點,，總的用戶數(shù)量為95個,。”周飛說,，量子通信的業(yè)務(wù)涵蓋政務(wù),、金融、政法,、科研,、教育等五大領(lǐng)域，主要為用戶提供基于量子加密的電話,、傳真,、文件和文本通信業(yè)務(wù)。
“目前這些用戶最普遍的應(yīng)用還是電話通信?！敝茱w說,，這些電話機跟普通的沒有區(qū)別，通訊光纖也是最常見的,，最核心的技術(shù)是增加了一個“量子通信終端”,，這個就像電腦的主機，通過這個可以實現(xiàn)信息的安全傳輸,。量子通信可以將信息編碼加載到單個光子的振動方向上,，任何竊聽行為都會對其造成擾動,。
舉個例子,，山東省檢察院、濟南市檢察院,、歷下區(qū)檢察院都是量子通信的用戶,，對一些貪腐案件調(diào)查信息溝通時，通過打量子加密電話,，就可以保證信息的安全性,，不會存在信息泄露或是竊聽。一些政府部門在政務(wù)信息的溝通中,，比如一個城市的關(guān)鍵規(guī)劃或是機要信息,，通過量子的電話或傳真，做好信息安全保護,。此外,，還有一些銀行系統(tǒng)，在客戶的征信信息,、個人用戶信息的傳輸上也會通過量子,，確保信息不被竊取。
經(jīng)濟南連京滬2000公里網(wǎng)絡(luò)保安全
作為我國目前最大規(guī)模的量子通信網(wǎng),，濟南的量子通信試驗網(wǎng)不僅服務(wù)山東,，還將作為連接北京、濟南,、合肥和上海等地的量子保密通信“京滬干線”的重要組成部分,，并有望在將來進入手機、網(wǎng)絡(luò)等民用通信領(lǐng)域,。
中國科學院院士,、濟南量子技術(shù)研究院學術(shù)委員會主任潘建偉說，京滬干線大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)將于2016年下半年建成,。建成后將廣泛用于金融,、政務(wù)等領(lǐng)域信息的安全傳輸。“京滬干線”總長2000余公里,，從北京出發(fā),，經(jīng)過濟南、合肥,，到達上海,。利用這一廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，京滬兩地的金融,、政務(wù)等機構(gòu)能進行保密通信,。
“濟南量子通信網(wǎng)是京滬量子干線上的城域接入網(wǎng)，是非常關(guān)鍵的局域點,?！敝茱w說，濟南建成的量子保密通信試驗網(wǎng)是我國保密通信技術(shù)研發(fā)的第一步,。量子保密通信技術(shù)的實際應(yīng)用將分三步走：一是通過光纖實現(xiàn)城域量子通信網(wǎng)絡(luò),；二是通過量子中繼器實現(xiàn)城際量子通信網(wǎng)絡(luò)；三是通過衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實現(xiàn)可覆蓋全球的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò),。而連接北京和上海的千公里光纖量子通信骨干網(wǎng)工程“京滬干線”正是城際量子通信網(wǎng)絡(luò),。
“京滬干線其實是為信息的安全保密傳輸做基礎(chǔ)設(shè)施的，這就像電力系統(tǒng)的基站,，濟南作為一個分支,，做的是城市內(nèi)部的保密基站，這種通信落地是難度最大的,?！敝茱w說，有了這個保密的基站,，濟南跟京滬線上的其他城市在通信時,，可以實現(xiàn)絕對安全的保密。
未來10年手機有望加裝量子芯
我國首顆量子科學實驗衛(wèi)星將于今年7月?lián)駲C發(fā)射,，率先在國際上實現(xiàn)高速星地量子通信,，將連接地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建一個天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系,。濟南作為京滬量子通信干線的重要組成,，也可以通過跟北京地面站的聯(lián)系，實現(xiàn)“天地一體化”的信息連接,。簡單說,，量子衛(wèi)星就是濟南與全世界聯(lián)系交流的空間中轉(zhuǎn)站?！傲孔有l(wèi)星可以實現(xiàn)衛(wèi)星與地面之間的無條件安全通信,?！敝茱w說。
“京滬干線”量子通信骨干網(wǎng)絡(luò)就相當于鋪設(shè)在地面上的一張“網(wǎng)”,，量子科學實驗衛(wèi)星就是把這張網(wǎng)架設(shè)起來的骨架,。量子衛(wèi)星織就的縱橫寰宇的量子通信之“網(wǎng)”，能夠確保整個空間內(nèi)海量信息在其中無障礙地自由流動,，并且完全不用擔心安全問題,。“此次量子衛(wèi)星一旦發(fā)射成功,結(jié)合量子衛(wèi)星無線鏈路和京滬干線的有線鏈路,中國將初步構(gòu)建成天地一體化的廣域量子通信體系,?！敝茱w說，這樣就真正實現(xiàn)了量子通信的“上天又入地”,。
周飛說,，北京是量子衛(wèi)星的一個地面站，也是京滬干線的重要節(jié) 點,。濟南也是京滬干線的重要組成,，這樣一來,，濟南通過京滬干線先與北京實現(xiàn)地面連接,，與此同時，也是通過北京地面站與衛(wèi)星聯(lián)系,。周飛說,，有了量子衛(wèi)星，未來在濟南跟大洋彼岸的歐洲等地打電話或是通信,，都可以非常簡單快捷地實現(xiàn)信息的實時互聯(lián)互通以及安全保密,。
未來老百姓如何享受到這種高精尖的通信技術(shù)呢？潘建偉說,，在10年到15年里每個人的手機都有望植入一個量子加密芯,，就能夠享受到量子通信技術(shù)帶來的信息安全的好處。