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量子通信如何守護(hù)信息安全(新知)
【現(xiàn)象】前不久,北京量子信息科學(xué)研究院袁之良團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)量子密鑰分發(fā)開(kāi)放式新架構(gòu),采用光頻梳技術(shù),成功實(shí)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(shí),能大幅降低系統(tǒng)建設(shè)成本,為我國(guó)建設(shè)多節(jié)點(diǎn)廣域量子網(wǎng)絡(luò)提供更多元的技術(shù)選擇。
【點(diǎn)評(píng)】
量子通信很“熱”,但有人覺(jué)得它“高冷”。這是因?yàn),作為物理科學(xué)與信息技術(shù)的結(jié)合,量子通信具有很高的技術(shù)門(mén)檻。近年來(lái),在這個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,我國(guó)闊步前行,已具備較強(qiáng)的科技實(shí)力和創(chuàng)新能力。2012年,安徽合肥建成首個(gè)城域量子通信試驗(yàn)示范網(wǎng);2016年,我國(guó)發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星;2017年,世界首條量子保密通信干線“京滬干線”正式開(kāi)通;2022年,我國(guó)成功發(fā)射世界首顆量子微納衛(wèi)星;今年,我國(guó)首次在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)百兆比特率的實(shí)時(shí)量子密鑰分發(fā)……這些重大創(chuàng)新成果,舉世矚目、影響深遠(yuǎn)。
此次我國(guó)科學(xué)家首創(chuàng)的架構(gòu),新在何處?北京量子信息科學(xué)研究院光量子通信與器件團(tuán)隊(duì)成員打了一個(gè)比方:“如果想要在北京、青島兩地之間進(jìn)行‘量子通話’,過(guò)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。”
量子通信之所以“熱”,主要是因?yàn)橄噍^以微電子為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)更安全。這種安全性來(lái)自于量子本身的神奇特性?茖W(xué)家對(duì)此有生動(dòng)直觀的比喻:“孫悟空的分身術(shù)”是對(duì)量子疊加態(tài)的生動(dòng)比擬,擁有多個(gè)可能狀態(tài)的量子,只有被觀測(cè)或被測(cè)量時(shí),才會(huì)隨機(jī)地呈現(xiàn)出某種確定狀態(tài);量子糾纏態(tài)類(lèi)似“心電感應(yīng)”,指兩個(gè)處于糾纏狀態(tài)的粒子無(wú)論相隔多遠(yuǎn),一個(gè)動(dòng),另一個(gè)立刻“感應(yīng)”對(duì)方狀態(tài)。
量子密鑰分發(fā)這種典型的量子通信類(lèi)型,就是基于量子的不可測(cè)量性、不可克隆性,產(chǎn)生不能通過(guò)計(jì)算破譯的密鑰,為量子通信上一把“安全鎖”。整個(gè)過(guò)程就好比一個(gè)人想要傳遞秘密給另外一個(gè)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(kāi)箱子,才能取到秘密。沒(méi)有這把鑰匙,任何人無(wú)法打開(kāi)箱子,而且一旦這把鑰匙被別人動(dòng)過(guò),傳送者會(huì)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(guó)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(shì)頭強(qiáng)勁的產(chǎn)業(yè)集群,匯聚了一批創(chuàng)新型企業(yè)。可以預(yù)見(jiàn),隨著技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)化推進(jìn),量子通信將更加廣泛、更為頻繁地進(jìn)入“尋常百姓家”,助力通信便捷、守護(hù)信息安全。
通信距離更遠(yuǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景更豐富、信息安全更有保障,是科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界的努力方向?陀^來(lái)看,我國(guó)量子技術(shù)部分核心元器件的國(guó)產(chǎn)供應(yīng)能力還不足,還需攻克光學(xué)、光電集成、深度制冷集成、高速高精度專(zhuān)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(yàn)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(shì)、下好先手棋,牢牢掌握量子通信發(fā)展的主動(dòng)權(quán),將為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提供新動(dòng)能。
《 人民日?qǐng)?bào) 》( 2023年05月18日 07 版)
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