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中国有望于7月发射全球首颗量子通信卫星

刊登于 2016-03-06

中国科学院院士潘建伟透露,中国有望在今年7月发射全球首颗量子科学实验卫星。摄: EyePress News
中国科学院院士潘建伟透露,中国有望在今年7月发射全球首颗量子科学实验卫星。

随着全球互联网产业的飞速发展,网络信息安全日益成为人们关心的问题。与传统加密通信手段相比,量子通信技术被寄予厚望:采用量子密钥对通信数据进行加密后,如果有第三方试图通过测量截取密钥,那么通信双方会迅速察觉——基于量子力学原理,任何对量子系统的测量都会改变整个系统。

由中国科学院院士潘建伟率领的科研团队,在量子通信技术的实现方面占据国际领先地位。潘建伟于近日透露,中国有望在今年7月发射全球首颗量子科学实验卫星,实现卫星和地面之间的量子通信,并结合地面上的光纤量子通信网络构建一个广域量子通信体系。

潘建伟曾于2012年获得国际量子通信奖(International Quantum Communication Award),亦是该奖项的首位华人得主。去年年底,英国物理学会旗下杂志《物理世界》(Physics World)评选2015年度国际物理学十大突破,潘建伟团队就因首次实现光子多自由度的量子隐形传态(Quantum Teleportation)被位列榜首。

从原理上来说,量子通信是无条件安全的通信方式。由于作为信息载体的单光子不可分割、量子状态不可克隆,可以实现抵御任何窃听的密钥分发,进而能保证用其加密的内容不可破译。

中国科学院院士潘建伟

据潘建伟介绍,发射量子卫星的目的主要是基于应用和基础研究两方面的考虑。在应用方面,如果利用量子卫星,光子信号在穿过大气层后只有20%左右会损失掉,比光纤传输有效得多;在基础研究方面,卫星可以帮助在宏观距离上检验量子力学的非局域性(Non-Locality),即被著名物理学家爱因斯坦讽刺为“幽灵般的远程效应”的量子纠缠(Quantum Entanglement)

潘建伟还透露,该卫星在硬件方面基本准备完毕,已经完成载荷正样产品、卫星平台正样产品研制、整星电测和热平衡试验等;正在进行的工作则包括发射星集成测试、力学试验、磁测试等;在科学应用系统方面,已完成三个量子通信地面站的验收测试。

中国于2011年启动量子科学实验卫星的研制,2013年则启动了光纤量子通信网络工程“京沪干线”项目,预计今年年底完成项目总验收。仍在建设中的“京沪干线”连接北京、济南、合肥、上海,全长2025公里,是世界首例千公里级高可信、可扩展的广域光纤量子通信网络,在建成后将用于金融、政务等领域信息的安全传输。

2030
中国计划在2030年建成全球化的量子通信网络。

声音

不过,量子科学实验卫星是一颗低轨卫星,只能在晚上进行量子通信,空间覆盖能力和应用都还比较有限。

中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室研究员彭承志

量子通信网络需要在更大范围里,通过更多的用户体验进一步验证其稳定性,提高其可用性。只有具备了稳定性,才会拥有更多的用户。

中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室研究员陈宇翱

等发射成功了,我要来一盘小龙虾。

中国科学院院士潘建伟

量子密钥分发

是利用量子力学特性来保证通信安全性。它使通信的双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥,来加密和解密讯息。量子密码的一个最重要的,也是最独特的性质是:如果有第三方试图窃听密码,则通信的双方便会察觉。这种性质基于量子力学的基本原理:任何对量子系统的测量都会对系统产生干扰。第三方试图窃听密码,必须用某种方式测量它,而这些测量就会带来可察觉的异常。通过量子叠加态或量子纠缠态来传输信息,通信系统便可以检测是否存在窃听。当窃听低于一定标准,一个有安全保障的密钥就可以产生了。量子密码的安全性基于量子力学的基本原理,而传统密码学是基于某些数学算法的计算复杂度。传统密码学无法察觉窃听,也就无法保证密钥的安全性。量子密码只用于产生和分发密钥,并没有传输任何实质的讯息。密钥可用于某些加密算法来加密讯息,加密过的讯息可以在标准信道中传输。(资料来自维基百科)

来源:新华网科学网财新网Physics World

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