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量子通信高科技“深井”待挖

导读: 近来,一种叫量子通信的高科技开始走红。8月16日,中国发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子”,这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。量子通信作为新兴科技,其科学研究、现实运用的“深井”仍有待挖掘。

  OFweek电子工程网讯 近来,一种叫量子通信的高科技开始走红。8月16日,中国发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子”,这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。量子通信作为新兴科技,其科学研究、现实运用的“深井”仍有待挖掘。

  神秘的量子通信

  量子通信是什么?此前,中国科学院上海技术物理研究所所长陆卫在接受媒体采访时表示,到目前为止,量子通信是利用物质的量子特性,来对通信过程进行加密,而并不是说把信息用量子当作载体,而是产生秘钥。所以当前的实验,另一个名词叫量子秘钥分发,或量子秘钥分配。据悉,量子通信的基本原理利用量子的粒子性。量子是一份一份的,所以两个人通信时,甲给乙的信号,你收到了,别人就收不到,如果中间过程有窃听或丢失,别人收到了,你就收不到。这个过程当中,凡是收到的信号只有甲和乙知道,别人就不可能窃听。目前所做的量子通信就是通过量子的方法产生秘钥,然后确保通信载体的安全性。

  量子物理专家、清华大学交叉信息研究院助理研究员尹璋琦则表示,量子密钥分发指通信双方通过一定协议,来共享一个随机的安全密钥,并可以用它来加密和解密信息。据悉,在量子通信中“随机”和“安全”很重要。

  8月16日,中国发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子”。据悉,“墨子号”的工作原理就是通过量子理论随机地配置量子密钥。尹璋琦介绍称,在配置这把钥匙之前,不管是卫星还是地面站点,双方都不知道这把钥匙长什么样。此外,量子通信能保证安全主要因为其信号传播依赖的是单个光子,单个光子所携带的信息是不能被复制和克隆的。窃听者如果想拦截量子信号,并对其进行测量,将不可避免地破坏携带密钥信息的量子态,根据量子不可克隆定理,这种破坏会很快被信息发送者和接收者发现。这也是基于量子特性的研究。光子的特性有点脆弱和“任性”,这颗容易受伤的“玻璃心”保证了量子通信的安全保密。

  此次,中科院发布“十三五”发展规划,明确提出突破全天时量子通信,加强核心器件的自主研发,加强与经典网络的融合,推动标准制定,开展城域量子通信、城际量子通信、卫星量子通信关键技术研发,初步形成构建空地一体广域量子通信网络体系的能力,并在全天时卫星量子通信技术上取得突破。量子通信无疑成为未来一段时间科学研究的一大重点。

  量子通信用处多

  此次,“墨子”号卫星的发射引来多方的关注,使得量子通信这一技术显示出巨大的科学研究和现实运用潜力。

  日前,量子卫星“墨子”号与国家天文台地面站的通信试验成功进行。专家称,这标志着量子通信通路已被打开。据介绍,此次通信试验中的光束被称为信标光,是在进行量子通信之前用来与地面建立联系、确定位置的。据悉,“墨子”号成功发射后,不断传出好信息。8月26日凌晨,星载开启窄信标光(能量更高、发散角更小),国家天文台兴隆地面站成功实现天地实时对接,并接收到850nm的通信信号,是5个地面量子通信站中首个完成对接测试实验的地面站。8月27日凌晨,再度成功进行天地对接验证,兴隆地面站已初步具备星地对接实验条件。

  据媒体报道,英国《新科学家》周刊网站8月24日报道称,中国发射世界首枚量子通信卫星将测试一种远距离传输不可破解信息的方式。如果成功,那未来十年人们将目睹一场量子卫星热,从而带来一种让用户免受最精明窃听者伤害的安全网络。

  报道称,在一个存在网络战、维基揭秘网和国家支持黑客行为的时代,一种真正私密对话方式的吸引力是显而易见的,因为现有的基础设施根本无法确保。这颗量子卫星是不同的,它利用一项名为量子密钥分配(QKD)的技术来加密信号,量子力学定律能保证信息安全。因此,如果利用恰当,信号就不会被黑。

  据悉,美国、欧洲和中国已在光纤网络上推出QKD技术,但距离只有几百公里——距离再长,光信号就会变得太微弱。太空传输的光子却能存活更久,且中国的量子卫星将利用量子纠缠特性进一步拓展QKD技术应用范围。量子纠缠是指两个粒子的量子态连接在一起,即便这两个粒子是分离的。

  据悉,量子通信将只是量子运用的一个方面。量子技术的发展将打开很多科学研究和现实运用的可能。资料显示,除量子保密通信外,量子科技的其他应用也将大大改变人类生活。比如通过量子计算,不仅可以解决气象预报、药物设计、金融分析、石油勘探等所需的大规模计算难题,且还能揭示新能源新材料、高温超导、量子霍尔效应等复杂的物理机制。

  资本抢食量子通信

  量子通信和量子科技的巨大潜能已引来众多资本“抢食”,当然其中也是林林总总、良莠不齐。

  川财证券指出,量子通信产业、硬件设备和信息系统将先行。量子通信产业链按照上、中、下游分为设备、网络建设、运营及应用服务三个层次。一般而言,新兴产业基建先行,量子通信产业仍处在早期阶段,基础设施投入逐步加大、应用逐步成型,当前时点上建议重点关注设备和网络建设相关公司。

  神州信息在信息安全领域已实现提前布局,布局量子通信领域,发起成立龙安联盟。早在2012年神州信息就开始参与量子城域网建设。2013年国家批准立项的量子保密通信“京沪干线”,该干线连接北京上海,全长2000余公里,是世界首条远距离量子保密通信主干网,旨在提高我国军事、政务和金融系统信息传输的安全性。近两年,公司先后承建“量子保密通信‘京沪干线’技术验证及应用示范项目”的室内联调系统和主干网络建设项目,目前在我国量子通信领域市场份额第一。而盛洋科技搭上炙手可热的量子通信概念,却由于公司未对关键信息予以充分披露,遭到上交所问询。

责任编辑:Trista
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