世界首顆量子衛(wèi)星升空

由我國(guó)自主研發(fā)  利用微光世界最小單元實(shí)現(xiàn)通信

天知地知的密信將不再是神話

昨天1時(shí)40分，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射升空。這將使我國(guó)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。

量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉院士介紹，量子通信的安全性基于量子物理基本原理，單光子的不可分割性和量子態(tài)的不可復(fù)制性保證了信息的不可竊聽和不可破解，從原理上確保身份認(rèn)證、傳輸加密以及數(shù)字簽名等的無條件安全，可從根本上、永久性解決信息安全問題。

潘建偉表示，我國(guó)自主研發(fā)的量子衛(wèi)星突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，包括高精度跟瞄、星地偏振態(tài)保持與基矢校正、星載量子糾纏源等。量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和在軌運(yùn)行，將有助于我國(guó)在量子通信技術(shù)實(shí)用化整體水平上保持和擴(kuò)大國(guó)際領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)國(guó)家信息安全和信息技術(shù)水平跨越式提升，有望推動(dòng)我國(guó)科學(xué)家在量子科學(xué)前沿領(lǐng)域取得重大突破，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)空間科學(xué)衛(wèi)星系列可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

量子衛(wèi)星發(fā)射入軌后將進(jìn)行3個(gè)月左右的在軌測(cè)試，然后轉(zhuǎn)入在軌運(yùn)行階段。

量子衛(wèi)星發(fā)射升空。

十年磨劍

銀行率先試用

量子通信加密技術(shù)

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、杏林苑和濱湖新區(qū)……2008年10月，這3個(gè)合肥市內(nèi)本不相干的點(diǎn)，因?yàn)橐淮螌?shí)驗(yàn)連接在了一起。它們仨因?yàn)榻M成了三節(jié)點(diǎn)可擴(kuò)展的量子通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了全球首個(gè)量子保密電話系統(tǒng)建設(shè)，而被永久載入史冊(cè)。

隨后，五節(jié)點(diǎn)、四十六節(jié)點(diǎn)，合肥、濟(jì)南城域網(wǎng)，“京滬”城際網(wǎng)……量子通信網(wǎng)在不斷擴(kuò)展。隨著量子衛(wèi)星的發(fā)射成功，量子通信網(wǎng)絡(luò)真正可能升至“廣域”、“洲際”傳播，為信息保密傳輸寫上了“天地一體”的注腳。

提起量子通信這一“永不被解密”的安全傳輸方式，很多人覺得晦澀，而記者采訪了解到，這一技術(shù)已經(jīng)在市場(chǎng)上得以產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。以中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)為技術(shù)依托的科大國(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司，把量子通信帶到了日常生活中，形成了以量子密碼通信終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換、路由設(shè)備為核心的量子信息安全系統(tǒng)整體解決方案。

目前，工商銀行、北京農(nóng)商行等多家銀行率先試用了量子通信加密技術(shù)。作為首批用戶之一，工商銀行數(shù)據(jù)中心（北京）網(wǎng)絡(luò)部總經(jīng)理任長(zhǎng)清曾在接受采訪時(shí)介紹，現(xiàn)在工行試點(diǎn)的部門，就是通過國(guó)盾的量子加密技術(shù)，將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)中心傳輸?shù)酵堑牧硪粋€(gè)機(jī)房?jī)?nèi)。“從理論上講，通過設(shè)備產(chǎn)生量子密鑰，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸，是不會(huì)被竊取的，這對(duì)金融數(shù)據(jù)傳輸是非常有必要的。”任長(zhǎng)清說。

將在今年底貫通的量子京滬干線，總長(zhǎng)2000多公里，建成后，目標(biāo)應(yīng)用于軍事、金融、政務(wù)等領(lǐng)域信息的安全傳輸。金融機(jī)構(gòu)、媒體、大型企業(yè)，都可以成為量子通信的用戶。                      

在軌測(cè)試

本次任務(wù)

將進(jìn)行3個(gè)月在軌測(cè)試

 本次任務(wù)還搭載發(fā)射了中科院研制的稀薄大氣科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星和西班牙科學(xué)實(shí)驗(yàn)小衛(wèi)星。量子衛(wèi)星發(fā)射入軌后將進(jìn)行3個(gè)月左右的在軌測(cè)試，然后轉(zhuǎn)入在軌運(yùn)行階段。

據(jù)介紹，長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司所屬上海航天技術(shù)研究院研制。此次發(fā)射是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第234次飛行。

此外，據(jù)報(bào)道，我國(guó)還將陸續(xù)發(fā)射多顆量子衛(wèi)星，力爭(zhēng)在2030年前后率先建成全球化的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)。

這張網(wǎng)絡(luò)是由一連串環(huán)繞全球、相互糾纏的粒子組成的。這樣的網(wǎng)絡(luò)，能讓人們安全地共享密鑰，并且可以確鑿無疑地發(fā)現(xiàn)竊聽企圖。

改變生活

或10年后走進(jìn)中國(guó)百姓家

在潘建偉看來，量子通信的應(yīng)用前景，就像電話的普及過程一樣，將逐步進(jìn)行，蔚為可觀。“一開始，量子通信可能會(huì)應(yīng)用于國(guó)防、金融、政務(wù)、科學(xué)研究等，之后會(huì)在大眾中廣泛應(yīng)用。 要讓每個(gè)人都用上，樂觀的話需要10到15年。屆時(shí)，每個(gè)人的家里、手機(jī)上或許都會(huì)有一個(gè)量子加密芯片，銀行轉(zhuǎn)款、電子賬戶等的涉密操作，都不用擔(dān)心被盜用或者攻擊。”潘建偉說。

而量子計(jì)算目前仍然處于基礎(chǔ)研究的階段，前進(jìn)的道路上還面臨著巨大的挑戰(zhàn)，不知道在二三十年的時(shí)間內(nèi)能否實(shí)現(xiàn)初步應(yīng)用。一旦取得進(jìn)展，其意義將是極其重大的。

量子科學(xué)和技術(shù)其實(shí)已經(jīng)在方方面面影響著我們的日常生活。我們目前正在使用的計(jì)算機(jī)、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)航，包括醫(yī)院里的磁共振成像等，無一不得益于量子科學(xué)和技術(shù)。

專家答疑

量子究竟是什么

記者采訪了量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉院士、中科院物理所研究員呂力、北京大學(xué)物理系教授劉雄軍，帶你一起走進(jìn)神奇的量子世界。

量子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元，是能量的最基本攜帶者，不可再分割。比如，光子是光能量的最小單元，不存在“半個(gè)光子”，同理，也不存在“半個(gè)氫原子”、“半個(gè)水分子”等。量子世界中有兩個(gè)基本原理：

量子疊加，就是指一個(gè)量子系統(tǒng)可以處在不同量子態(tài)的疊加態(tài)上。著名的“薛定諤的貓”理論曾經(jīng)形象地表述為“一只貓可以同時(shí)既是活的又是死的”。

量子糾纏，類似孫悟空和他的分身，二者無論距離多遠(yuǎn)都“心有靈犀”。當(dāng)兩個(gè)微觀粒子處于糾纏態(tài)時(shí)，不論分離多遠(yuǎn)，其中一個(gè)粒子的量子態(tài)做任何改變，另一個(gè)會(huì)立刻感受到，并做相應(yīng)改變。

世界上真有“絕對(duì)安全”的通信嗎

這得先說說通信中信息是如何被竊取的。傳統(tǒng)光通信是通過光的強(qiáng)弱變化傳輸信息。從中分出一丁點(diǎn)光并不影響其他光繼續(xù)傳輸信息，測(cè)量這一丁點(diǎn)光原理上就能竊取信息。

量子通信則完全不同。竊聽者如果想攔截量子信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，將不可避免地破壞攜帶密鑰信息的量子態(tài)。

根據(jù)量子“測(cè)不準(zhǔn)定理”，這種破壞必然會(huì)被信息發(fā)送者和接收者所發(fā)現(xiàn)。

是否可以不破壞傳輸?shù)牧孔討B(tài)，只截取并復(fù)制，再繼續(xù)發(fā)送？這已被“量子不可克隆定理”完全排除，于是也就保證了量子通信的絕對(duì)安全。

能實(shí)現(xiàn)《星際迷航》里的瞬間移動(dòng)嗎

“量子態(tài)隱形傳輸”是基于量子疊加和量子糾纏的特性，就是甲地某一粒子的未知量子態(tài)，可以在乙地的另一粒子上還原出來。其實(shí)傳輸?shù)氖橇Ｗ拥牧孔討B(tài)，而不是粒子。這種狀態(tài)傳送的速度上限仍然是光速，不是“瞬間移動(dòng)”。

現(xiàn)在，在光子、原子等層面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量子態(tài)隱形傳輸。電影里“大變活人”在原理上是允許的，但目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)做不到。因?yàn)榭苹秒娪袄锶说膫魉?，不僅需要把人的實(shí)體部分的大量原子、分子傳送，并且嚴(yán)格按照原來的相對(duì)位置重新排列起來，更何況重現(xiàn)意識(shí)和記憶就更復(fù)雜了。

不過，隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，也許未來我們還是可以實(shí)現(xiàn)人的量子態(tài)隱形傳送，到那時(shí)星際旅行就不是夢(mèng)了。

                     （據(jù)新華社）