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中國有望於7月發射全球首顆量子通信衞星


中國科學院院士潘建偉透露,中國有望在今年7月發射全球首顆量子科學實驗衛星。攝: EyePress News
中國科學院院士潘建偉透露,中國有望在今年7月發射全球首顆量子科學實驗衛星。攝: EyePress News

隨着全球互聯網產業的飛速發展,網絡信息安全日益成為人們關心的問題。與傳統加密通信手段相比,量子通信技術被寄予厚望:採用量子密鑰對通信數據進行加密後,如果有第三方試圖通過測量截取密鑰,那麼通信雙方會迅速察覺——基於量子力學原理,任何對量子系統的測量都會改變整個系統。

由中國科學院院士潘建偉率領的科研團隊,在量子通信技術的實現方面佔據國際領先地位。潘建偉於近日透露,中國有望在今年7月發射全球首顆量子科學實驗衛星,實現衛星和地面之間的量子通信,並結合地面上的光纖量子通信網絡構建一個廣域量子通信體系。

潘建偉曾於2012年獲得國際量子通信獎(International Quantum Communication Award),亦是該獎項的首位華人得主。去年年底,英國物理學會旗下雜誌《物理世界》(Physics World)評選2015年度國際物理學十大突破,潘建偉團隊就因首次實現光子多自由度的量子隱形傳態(Quantum Teleportation)被位列榜首。

從原理上來説,量子通信是無條件安全的通信方式。由於作為信息載體的單光子不可分割、量子狀態不可克隆,可以實現抵禦任何竊聽的密鑰分發,進而能保證用其加密的內容不可破譯。

中國科學院院士潘建偉

據潘建偉介紹,發射量子衛星的目的主要是基於應用和基礎研究兩方面的考慮。在應用方面,如果利用量子衛星,光子信號在穿過大氣層後只有20%左右會損失掉,比光纖傳輸有效得多;在基礎研究方面,衛星可以幫助在宏觀距離上檢驗量子力學的非局域性(Non-Locality),即被著名物理學家愛因斯坦諷刺為「幽靈般的遠程效應」的量子糾纏(Quantum Entanglement)

潘建偉還透露,該衛星在硬件方面基本準備完畢,已經完成載荷正樣產品、衛星平台正樣產品研製、整星電測和熱平衡試驗等;正在進行的工作則包括發射星集成測試、力學試驗、磁測試等;在科學應用系統方面,已完成三個量子通信地面站的驗收測試。

中國於2011年啟動量子科學實驗衛星的研製,2013年則啟動了光纖量子通信網絡工程「京滬幹線」項目,預計今年年底完成項目總驗收。仍在建設中的「京滬幹線」連接北京、濟南、合肥、上海,全長2025公里,是世界首例千公里級高可信、可擴展的廣域光纖量子通信網絡,在建成後將用於金融、政務等領域信息的安全傳輸。

2030
中國計劃在2030年建成全球化的量子通信網絡。

聲音

不過,量子科學實驗衛星是一顆低軌衛星,只能在晚上進行量子通信,空間覆蓋能力和應用都還比較有限。

中國科學技術大學微尺度物質科學國家實驗室研究員彭承志

量子通信網絡需要在更大範圍里,通過更多的用戶體驗進一步驗證其穩定性,提高其可用性。只有具備了穩定性,才會擁有更多的用戶。

中國科學技術大學微尺度物質科學國家實驗室研究員陳宇翱

等發射成功了,我要來一盤小龍蝦。

中國科學院院士潘建偉

量子密鑰分發

是利用量子力學特性來保證通信安全性。它使通信的雙方能夠產生並分享一個隨機的、安全的密鑰,來加密和解密訊息。量子密碼的一個最重要的,也是最獨特的性質是:如果有第三方試圖竊聽密碼,則通信的雙方便會察覺。這種性質基於量子力學的基本原理:任何對量子系統的測量都會對系統產生干擾。第三方試圖竊聽密碼,必須用某種方式測量它,而這些測量就會帶來可察覺的異常。通過量子疊加態或量子糾纏態來傳輸信息,通信系統便可以檢測是否存在竊聽。當竊聽低於一定標準,一個有安全保障的密鑰就可以產生了。量子密碼的安全性基於量子力學的基本原理,而傳統密碼學是基於某些數學算法的計算複雜度。傳統密碼學無法察覺竊聽,也就無法保證密鑰的安全性。量子密碼只用於產生和分發密鑰,並沒有傳輸任何實質的訊息。密鑰可用於某些加密算法來加密訊息,加密過的訊息可以在標準信道中傳輸。(資料來自維基百科)

來源:新華網科學網財新網Physics World

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