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潘建偉院士解讀量子通信三大焦點(diǎn)話題

2016-09-22

  離8月16日世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”成功發(fā)射升空已有月余,。理論意義上不懼怕任何監(jiān)聽的量子通信,在刷屏同時(shí),,是否真正能做到絕對安全,、是不是被歐美科研拋棄的質(zhì)疑,一直不絕于耳,。資本市場的熱捧,,更是讓不少量子概念“一擁而上”,。

  從對撞機(jī)建否的觀點(diǎn)碰撞,,到對量子通信的質(zhì)疑,,科學(xué)歡迎爭鳴、卻也分真假。20日,,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長,、中科院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心主任潘建偉院士在上海參加“對話張江”活動(dòng)時(shí),對量子通信的一些問題作了解讀,。

  關(guān)于安全:抗干擾能力如何,?是否夠穩(wěn)定?

  量子衛(wèi)星上天后,,網(wǎng)絡(luò)上有文章質(zhì)疑表示,,這是不是歐美不玩的領(lǐng)域?如果是歐美都做不好的,,我們能做好嗎,?針對在量子通信領(lǐng)域的國際競爭格局,,潘建偉表示,,中國正在領(lǐng)跑,歐美也在加緊布局,。

  例如近期,,美國國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)(NSTC)發(fā)布題為《發(fā)展量子信息科學(xué):國家的挑戰(zhàn)與機(jī)遇》的報(bào)告。今年5月,,歐盟委員會(huì)在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的歐洲量子會(huì)議上宣布,,計(jì)劃啟動(dòng)10億歐元量子技術(shù)旗艦計(jì)劃。

  “過去我們的科研跟跑的年數(shù)太久了,,很多人甚至認(rèn)為好的東西都得跟在歐美后面才合理,,這種感受很不好。這就是我們?nèi)∶犹?hào)’的原因,?!迸私▊フf,墨子最早用實(shí)驗(yàn)證明光沿著直線傳播,,提出粒子概念和牛頓慣性定律的雛形,,因此被稱為“科圣”?!拔覀兿胗妹痔嵝汛蠹?,中國人也可以做很好的科學(xué)。從前有,、現(xiàn)在有,,將來會(huì)有更多?!?/p>

  對于量子通信的安全性,,網(wǎng)絡(luò)上有質(zhì)疑聲音認(rèn)為,如果說當(dāng)一段密碼信息被竊聽,就會(huì)改變量子的狀態(tài)而暴露竊聽行為,,這一段密碼會(huì)被廢棄,;那么,如果這種竊聽行為一直存在,,密碼一直廢棄,,是不是意味著密鑰永遠(yuǎn)無法傳輸,絕對安全其實(shí)犧牲了傳輸?shù)姆€(wěn)定性,?

  面對這一質(zhì)疑,,潘建偉回應(yīng)表示,上述描述的狀態(tài),,是對通信的過程造成干擾,。如果干擾一直在進(jìn)行,其他的通信模式同樣無法繼續(xù),。無論是量子通信,,還是傳統(tǒng)通信,如果想要其無法進(jìn)行,,進(jìn)行干擾的成本是一樣的,。

  “傳統(tǒng)通信的抗干擾能力并不比量子通信強(qiáng),只不過平時(shí)別人不想干擾你,,恨不得你一直在說,,以竊取更多的信息?!迸私▊フf,,舉例來說,如果有竊聽者控制了整個(gè)網(wǎng)絡(luò),,無論是經(jīng)典通信,、量子通信,都無法繼續(xù)進(jìn)行,。但如果沒有控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò),,量子的測不準(zhǔn)等原理,可以讓傳輸做到無條件安全,。

  事實(shí)上,,不少人也擔(dān)心,現(xiàn)在的量子通信只是密鑰是通過量子加密的,,其他信息還是經(jīng)典通信,,能實(shí)現(xiàn)絕對安全嗎?

  潘建偉表示,,已有無數(shù)實(shí)驗(yàn)證明了量子糾纏態(tài)的原理,。兩顆處于糾纏態(tài)的粒子,如果對其中一個(gè)進(jìn)行測量,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中100KM外的另一個(gè)粒子也會(huì)發(fā)生相應(yīng)塌縮,?!盎蛟S我們現(xiàn)在還不明白為什么會(huì)產(chǎn)生塌縮,但這并不妨礙以此為基礎(chǔ)進(jìn)行有用的嘗試,?!?/p>

  量子加密傳輸就是嘗試之一。潘建偉介紹,,平時(shí)的電話,、郵件等溝通,經(jīng)典通信已經(jīng)能做到很好,,只需要將密碼通過量子加密完成,,解決安全問題即可,無需將多種大容量的信息都進(jìn)行量子傳輸,。

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  資料圖片:這是在812所進(jìn)行磁測試的量子衛(wèi)星(2014年12月2日攝),。新華社發(fā)(中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院供圖)

  關(guān)于未來:“墨子號(hào)”衛(wèi)星是一錘子買賣嗎?

  對于量子衛(wèi)星的未來規(guī)劃,,潘建偉希望,,五年內(nèi)衛(wèi)星全天時(shí)“通信”,,盡快形成“星群”完成廣域傳輸,。

  原定于7月就擇機(jī)發(fā)射的“墨子號(hào)”最終選擇了8月中旬正式升空,推遲了近1個(gè)月的原因一直被猜測,。潘建偉介紹,,發(fā)射前忽然發(fā)現(xiàn)激光器能量快速下降,如果盲目發(fā)射,,“墨子號(hào)”就可能成為一個(gè)“瞎子”,,無法完成高空到地面的光束對準(zhǔn)?!安贿^發(fā)射月余至今,,墨子號(hào)所有在軌測試都是很良好的,我們對于完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)很有信心,?!?/p>

  看似2011年立項(xiàng)、2016年發(fā)射的量子衛(wèi)星只走過了五年時(shí)光,,事實(shí)上來自多領(lǐng)域的技術(shù)團(tuán)隊(duì)為其儲(chǔ)備了20年的時(shí)間,,用上了看家本領(lǐng)。潘建偉認(rèn)為,,這并非一家,、一人的成果。

  例如,中科院上海技術(shù)物理研究所,、中科院成都光電所提供的光學(xué)跟秒技術(shù),;中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院為衛(wèi)星解決穩(wěn)定性問題等。潘建偉介紹,,自己的技術(shù)團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)的是從光束釋放的萬萬億光子中,,過濾掉太陽光,找出一個(gè)個(gè)光子并加載信息,,“就要比大海撈針還要精確”,。

  但是,未來想要實(shí)現(xiàn)廣域的量子通信,,一顆衛(wèi)星還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,。“墨子號(hào)”如同一個(gè)探路者,,承擔(dān)著探索和研究等多重任務(wù),。“譬如說,,一顆衛(wèi)星從軌道上每天經(jīng)過上海大概只有一軌,,也就只有幾百秒,每秒鐘可以送1萬個(gè)密鑰,,幾百秒可以送幾百萬密鑰的信息,。而有這么多用戶,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,?!迸私▊フf。

  潘建偉表示,,希望能再通過五年時(shí)間,,有至少兩顆衛(wèi)星都可以在白天做實(shí)驗(yàn),解決衛(wèi)星與衛(wèi)星之間通訊全天時(shí)的問題,。再通過十年左右的努力,,形成“星群”,與地面的臺(tái)站結(jié)合,,逐步構(gòu)建起天地一體的量子通信廣域傳輸網(wǎng)絡(luò),。

  關(guān)于產(chǎn)業(yè)化:受資本市場追捧好不好?

  對于量子衛(wèi)星的產(chǎn)業(yè)化,,潘建偉表示,,要穩(wěn)步推進(jìn),不能讓一些李鬼把概念亂用,。

  “墨子號(hào)”升空后,,量子通信成為科學(xué)界絕對的“網(wǎng)紅”,,也成為資本市場追捧的方向。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),,目前資本市場的量子概念股就不下十家,。在電商平臺(tái)上搜索,還有不少“量子弱磁場檢測儀”等產(chǎn)品,,甚至還滋生出“量子醫(yī)學(xué)”的概念,。

  “量子通信的概念炒得過熱,我有些擔(dān)心,,這并不是科學(xué)的態(tài)度”,。潘建偉說,一方面民眾對科學(xué)概念的崇尚產(chǎn)生出崇拜感,,而另一方面科普宣傳做得還不夠,,不少商家就用“概念”包裝,欺騙民眾,。

  潘建偉舉例說,,前一陣子還有親戚說,掛了一個(gè)量子掛墜在胸前,,它每天能輻射出一些東西,,可以防癌;前陣子還有人說用“量子波”打到油桃上面,,這個(gè)油桃長出來就會(huì)對身體特別好,。“聯(lián)想到當(dāng)年有人炒作所謂的‘納米水’,,讓人哭笑不得,。”

  專家指出,,量子技術(shù)的前景應(yīng)用非常好,但真正應(yīng)用到百姓生活起碼還要10到15年,。由于成本高等因素,,目前量子通信的用戶主要還是政府、軍方,、金融機(jī)構(gòu),、大型企業(yè)等。潘建偉表示,,如果光纖鋪到千家萬戶且都改造了設(shè)備,,在手機(jī)上增加量子傳輸密鑰的芯片,15年后進(jìn)入千家萬戶也并非不可能,。

  “李鬼亂搞可能把量子的概念亂用了,。好多公司傍上概念,,也是為了在資本市場套取好處?!迸私▊フf,,廣大投資者在投資量子概念股、使用量子產(chǎn)品也要搞清楚,,究竟是不是“真量子”,。如果自己無法判斷,歡迎來請教相關(guān)科學(xué)家,。


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