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量子通信如何守护信息安全
2023/5/18 16:48   人民日报      关键字:量子通信 信息安全      浏览量:
北京量子信息科学研究院光量子通信与器件团队成员打了一个比方:“如果想要在北京、青岛两地之间进行‘量子通话’,过去需在通信两端之间连通‘两条路’。新架构出现后‘一条路’就已足够。”
  量子通信很“热”,但有人觉得它“高冷”。这是因为,作为物理科学与信息技术的结合,量子通信具有很高的技术门槛。近年来,在这个战略性新兴产业领域,我国阔步前行,已具备较强的科技实力和创新能力。2012年,安徽合肥建成首个城域量子通信试验示范网;2016年,我国发射全球首颗量子科学实验卫星;2017年,世界首条量子保密通信干线“京沪干线”正式开通;2022年,我国成功发射世界首颗量子微纳卫星;今年,我国首次在国际上实现百兆比特率的实时量子密钥分发……这些重大创新成果,举世瞩目、影响深远。
  此次我国科学家首创的架构,新在何处?北京量子信息科学研究院光量子通信与器件团队成员打了一个比方:“如果想要在北京、青岛两地之间进行‘量子通话’,过去需在通信两端之间连通‘两条路’。新架构出现后‘一条路’就已足够。”
  量子通信之所以“热”,主要是因为相较以微电子为基础的计算机通信技术更安全。这种安全性来自于量子本身的神奇特性。科学家对此有生动直观的比喻:“孙悟空的分身术”是对量子叠加态的生动比拟,拥有多个可能状态的量子,只有被观测或被测量时,才会随机地呈现出某种确定状态;量子纠缠态类似“心电感应”,指两个处于纠缠状态的粒子无论相隔多远,一个动,另一个立刻“感应”对方状态。
  量子密钥分发这种典型的量子通信类型,就是基于量子的不可测量性、不可克隆性,产生不能通过计算破译的密钥,为量子通信上一把“安全锁”。整个过程就好比一个人想要传递秘密给另外一个人,需要把存放秘密的箱子和一把钥匙交给接收方。接收方只有用这把钥匙打开箱子,才能取到秘密。没有这把钥匙,任何人无法打开箱子,而且一旦这把钥匙被别人动过,传送者会立刻发现,原有的钥匙作废,再给一把新的钥匙,直到接收方拿到为止。
  如今,量子通信已成为我国数字新基建的重要组成部分。量子通信在赛事调度、金融交易等领域表现出色,北京、上海、合肥等地已形成势头强劲的产业集群,汇聚了一批创新型企业。可以预见,随着技术创新和商业化推进,量子通信将更加广泛、更为频繁地进入“寻常百姓家”,助力通信便捷、守护信息安全。
  通信距离更远、应用场景更丰富、信息安全更有保障,是科学家和产业界的努力方向。客观来看,我国量子技术部分核心元器件的国产供应能力还不足,还需攻克光学、光电集成、深度制冷集成、高速高精度专用集成电路等技术。另一方面,必须衔接好基础研究、关键核心技术研发、工程化集成与验证等环节,做好上下游产业链建设和培育。把握大趋势、下好先手棋,牢牢掌握量子通信发展的主动权,将为实现高质量发展提供新动能。

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