永不被解密的量子通信

本刊記者/徐海濤 周琳

永不被解密的量子通信

Quantum Communication Will never been Decrypted

本刊記者/徐海濤 周琳

在量子保密通信上?？偪刂行膬?nèi)，工作人員正在工作

最開始，人類結(jié)繩記事；然后，我們用語言和文字溝通；再后來，手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)成為必需品。信息傳輸，早已從如何傳輸，走入了“如何安全傳輸”的年代。而在這場比電影更精彩的現(xiàn)實(shí)大戲中，有兩個(gè)人貢獻(xiàn)了兩幕高潮。

斯諾登說，有人在監(jiān)聽。

潘建偉說，他們聽不懂。

首顆“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”的發(fā)射成功，有望讓量子通信真正進(jìn)入廣域傳輸時(shí)代；其“測不準(zhǔn)”“不可克隆”等特性，使得其傳輸?shù)男畔⒃诶碚撋嫌啦粫?huì)被解密。

不過，發(fā)射衛(wèi)星只是一個(gè)起點(diǎn)，在“宏偉量子大廈”中，量子京滬干線正在飛速搭建，天地一體的廣域量子網(wǎng)絡(luò)倚馬可待，市場應(yīng)用不斷突破。在第二次“量子革命”中，中國正在領(lǐng)跑。

從三點(diǎn)一線到洲際傳播

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、杏林苑和濱湖新區(qū)……2008年10月，這三個(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。

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。將近十年后，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，為信息保密傳輸畫上了“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)在市場上得以產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。以中國科學(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)房內(nèi)。“從理論上講，通過設(shè)備產(chǎn)生量子密鑰，再對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸，是不會(huì)被竊取的，這對金融數(shù)據(jù)傳輸是非常有必要的。”

而將在2016年年底貫通的量子京滬干線，總長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。

在中國科學(xué)院上海微小衛(wèi)星工程中心工作人員在量子衛(wèi)星旁合影留念

第二次量子革命我們?nèi)绾晤I(lǐng)跑？

量子信息技術(shù)方興未艾，這一領(lǐng)域的國際競爭也在不斷加劇。2016年以來，歐美紛紛提出“第二次量子革命”計(jì)劃，加大基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面的投入。

2016年3月，歐盟委員會(huì)發(fā)布《量子宣言（草案）》，計(jì)劃于2018年啟動(dòng)10億歐元的量子技術(shù)項(xiàng)目。其中在量子通信方面，規(guī)劃5年內(nèi)突破量子中繼器核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)安全量子通信。10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)、量子信用卡應(yīng)用等，目標(biāo)融合量子通信與經(jīng)典通信，“保衛(wèi)歐洲互聯(lián)網(wǎng)安全”。美國更是將“量子躍遷”作為“6大科研前沿”之一，認(rèn)為人類正站在下一代量子革命的門檻上，量子力學(xué)正在導(dǎo)致變革性技術(shù)，必須加大投入促進(jìn)交叉性基礎(chǔ)研究。

在中科大上海研究院，張強(qiáng)教授告訴記者，他受邀參加了2016年5月在荷蘭阿姆斯特丹舉行的歐洲量子會(huì)議，這次會(huì)議上有參會(huì)者明確提出，歐洲要成為世界量子技術(shù)發(fā)展競爭中的領(lǐng)導(dǎo)者，并提議建設(shè)類似于中國“量子通信京滬干線”的項(xiàng)目。

發(fā)射全球第一顆量子通信衛(wèi)星，無疑確立了我國在國際量子通信研究中的領(lǐng)跑地位。根據(jù)我國量子通信發(fā)展規(guī)劃，量子衛(wèi)星發(fā)射以后，2016年年底建成“量子通信京滬干線”，國內(nèi)初步形成廣域量子通信體系。到2030年左右，中國率先建成全球化的量子通信網(wǎng)絡(luò)。

2016年6月，國家發(fā)展改革委印發(fā)的《長江三角洲城市群發(fā)展規(guī)劃》也為量子通信的實(shí)用化勾勒了藍(lán)圖。其中提出，加快城市群主要城市域量子通信網(wǎng)構(gòu)建，建成長三角城市群廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。積極建設(shè)“量子通信京滬干線”工程，推動(dòng)量子通信技術(shù)在上海、合肥、蕪湖等城市使用，促進(jìn)量子通信技術(shù)在政府部門、軍隊(duì)和金融機(jī)構(gòu)等應(yīng)用。

“我們的打算是在未來10年內(nèi)，形成天地一體的全球化量子通信基礎(chǔ)設(shè)施；形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈和下一代國家主權(quán)信息安全生態(tài)系統(tǒng)；構(gòu)建基于量子通信安全保障的未來互聯(lián)網(wǎng)，也就是‘量子互聯(lián)網(wǎng)’。”潘建偉說。

讓產(chǎn)業(yè)應(yīng)用走得更快更健康

據(jù)了解，我國目前在全球量子通信競爭中能處于領(lǐng)先地位，一方面得益于國家對量子信息領(lǐng)域發(fā)展的高度重視，同時(shí)也依靠科研工作者取得的一系列重大突破。

然而作為一項(xiàng)新興技術(shù)，即使技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)化方案都更成熟的我國，也同樣面臨著市場培育的困難。目前我國量子通信產(chǎn)業(yè)的主要應(yīng)用在軍事方面和政府部門，商業(yè)市場的接受度還有待提高。

“保密傳輸是減少損失，而不是帶來價(jià)值，或者說它帶來的價(jià)值是隱性的，用戶很難顯性察覺得到?！笨拼髧芰孔有畔⒓夹g(shù)有限公司副總裁何煒說，目前絕大多數(shù)合作伙伴都是在政府部門指導(dǎo)下，示范使用產(chǎn)品，真正花錢購買、進(jìn)入商業(yè)化還需要一定的市場培育時(shí)間。

記者調(diào)研也發(fā)現(xiàn)，雖然量子通信產(chǎn)業(yè)化還在初期，一些“山寨”企業(yè)已經(jīng)開始借量子的名頭，為了提升股價(jià)或盡快上市，甚至只是買了兩套設(shè)備，就拿著正牌企業(yè)的資料和PPT到處宣講，炒作自己的量子概念。這些企業(yè)的不良行為，將會(huì)影響量子通信產(chǎn)業(yè)化的正常推進(jìn)。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，應(yīng)盡早啟動(dòng)國家量子科研重大專項(xiàng)、組建量子信息國家實(shí)驗(yàn)室，以保持我國的量子科研優(yōu)勢地位，推動(dòng)量子通信加速形成產(chǎn)業(yè)化。

“我們希望能和運(yùn)營商、廣電系統(tǒng)等一起去推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。這不能閉門造車，而是要合縱聯(lián)盟，合作伙伴中有用戶、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維方、云服務(wù)器提供商、設(shè)備供應(yīng)商等?；A(chǔ)設(shè)施的加快推進(jìn)，是未來走向產(chǎn)業(yè)化的必經(jīng)之路?！焙螣橆A(yù)計(jì)，量子通信產(chǎn)業(yè)在5年內(nèi)會(huì)爆發(fā)式增長。