日前，中國量子通信領(lǐng)域在技術(shù)上和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)上都迎來了好消息。國內(nèi)技術(shù)團(tuán)隊(duì)先后在反事實(shí)直接量子通信和量子安全直接通信領(lǐng)域取得技術(shù)突破。中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)量子通信與信息技術(shù)特設(shè)任務(wù)組的成立則標(biāo)志著中國在量子技術(shù)領(lǐng)域從標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略層面發(fā)起了向西方發(fā)達(dá)國家的趕超行動(dòng)。加上“墨子號”量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和量子保密通信“京滬干線”的順利貫通，中國在量子通信領(lǐng)域無論在技術(shù)上，還是在產(chǎn)業(yè)化方面，有望扮演領(lǐng)跑者角色。

媒體上出現(xiàn)的各種量子通信技術(shù)是什么意思

隨著保密通信“京滬干線”的順利貫通，量子通信在媒體上出現(xiàn)的頻率大幅提高，不過目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的是量子密鑰分配，而非量子隱形傳態(tài)、反事實(shí)直接量子通信和量子安全直接通信等技術(shù)。

量子密鑰分配需要通過量子的手段在通信雙方之間安全分發(fā)和共享隨機(jī)密鑰，一般用弱相干光源發(fā)射光子。把一個(gè)信息編碼在一個(gè)光子上，一個(gè)光子有著不同的量子態(tài)，把光子通過光纖發(fā)射過去，接收方接到密鑰后進(jìn)行解碼。這是產(chǎn)業(yè)化最成熟的技術(shù)。

量子隱形傳態(tài)是一種傳遞量子信息（例如以量子疊加態(tài)編碼的信息）的技術(shù)。它首先要在信息傳遞的“本地”和“遠(yuǎn)方”兩地間建立量子糾纏，將要傳遞的“目標(biāo)量子信息”與量子糾纏的本地方進(jìn)行測量，遠(yuǎn)方的糾纏量子狀態(tài)隨即改變。不過這項(xiàng)技術(shù)要想成熟乃至商業(yè)化還有很長的距離。

還有一些技術(shù)，離實(shí)用化的距離就更遠(yuǎn)了。

日前，中國科技大學(xué)和南京郵電大學(xué)科學(xué)家合作，在量子安全直接通信領(lǐng)域取得重要的階段性突破：首次用量子存儲(chǔ)對量子安全直接通信協(xié)議中的核心內(nèi)容進(jìn)行了驗(yàn)證，為實(shí)現(xiàn)基于衛(wèi)星的長距離和全球化量子安全直接通信奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《物理評論快報(bào)》雜志上。

量子安全直接通信不同于量子密鑰分配，不需要通過量子的手段在通信雙方之間安全分發(fā)和共享隨機(jī)密鑰，而是可以直接傳輸機(jī)密信息。不過，目前這項(xiàng)相對于已經(jīng)商業(yè)化的量子密鑰分配還不夠成熟。就目前來看，量子安全直接通信由于一些限制，暫時(shí)沒有什么使用價(jià)值，這次文章發(fā)到PRL估計(jì)是因?yàn)橛玫搅肆孔哟鎯?chǔ)。不過暫時(shí)沒有使用價(jià)值并非指這項(xiàng)技術(shù)是寫論文的噱頭，至少這個(gè)量子安全直接通信也是一個(gè)研究方向，只不過目前來說實(shí)用價(jià)值不大。

和量子安全直接通信處境類似的還有反事實(shí)量子通信和量子指紋識別等技術(shù)，這些技術(shù)確實(shí)是一個(gè)研究方向和一種應(yīng)用的方式，只是目前實(shí)用價(jià)值不高，至于將來是只能塵封在實(shí)驗(yàn)室，還是能產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化，這個(gè)誰也說不準(zhǔn)。

以反事實(shí)量子通信來說，自最初的理論工作提出以來，在對其內(nèi)在機(jī)理的解釋方面引起了學(xué)術(shù)界不小的爭論。

不過最近也有實(shí)驗(yàn)上的突破，日前，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事彭承志、陳宇翱等和清華大學(xué)馬雄峰合作，在國際上首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了反事實(shí)直接量子通信，在實(shí)驗(yàn)中演示了圖像的反事實(shí)傳輸，相關(guān)成果發(fā)表在最近一期《美國科學(xué)院院報(bào)》。按照過去的經(jīng)驗(yàn)，任何信息的傳輸都需要通過實(shí)物載體，而反事實(shí)量子通信的特點(diǎn)就是可以沒有信息傳輸載體實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，反事實(shí)量子通信的的“反”就體現(xiàn)在這一點(diǎn)上，因?yàn)檫@違背了過去人們的認(rèn)知。

反事實(shí)直接量子通信實(shí)驗(yàn)裝置。最核心的結(jié)構(gòu)是嵌套、級聯(lián)的干涉儀。Bob 根據(jù)他需要傳輸?shù)男畔砭幋a，通過嵌套的量子芝諾效應(yīng)，Alice 可以利用類似于“無相互作用測量”的方式完整地獲知 Bob 的信息，并且在這個(gè)過程中沒有任何光子在 Alice 和 Bob 之間傳輸。

就目前的技術(shù)發(fā)展大勢來說，量子通信包括很多種應(yīng)用的形式，不過經(jīng)過了十幾年的沉淀，大家發(fā)現(xiàn)量子密鑰分配和量子隱形傳態(tài)這兩種方式確實(shí)有實(shí)用價(jià)值。而這也是量子密鑰分配已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化——中國建成京滬量子通信干線，以及國內(nèi)外大量科研工作中致力于量子隱形傳態(tài)的原因。

中國將爭奪量子通信標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)

近年來，全球都非常注重量子通信標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)的爭奪——歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究院（ETSI）在2008年組織歐、美、日、加等西方發(fā)達(dá)國家的相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)成立了QKD標(biāo)準(zhǔn)化組，目前已發(fā)布了多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，并計(jì)劃推薦其標(biāo)準(zhǔn)成為國際標(biāo)準(zhǔn)。德國電信、英國電信等國外電信運(yùn)營商最近也成為該QKD標(biāo)準(zhǔn)化組的成員。IEEE目前也在開展“軟件定義的量子通信”標(biāo)準(zhǔn)研究。

而在量子通信產(chǎn)業(yè)化、工程化、商業(yè)化上，隨著“墨子號”量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和量子保密通信“京滬干線”的順利貫通，標(biāo)志著我國在量子保密通信的科研和工程化、產(chǎn)業(yè)化等方面都已經(jīng)處于國際領(lǐng)先地位。

在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展取得喜人成績的同時(shí)，量子通信標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)的爭奪也必須同步跟進(jìn)。標(biāo)準(zhǔn)是引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要工具，是產(chǎn)業(yè)成熟的必經(jīng)之路，中國在標(biāo)準(zhǔn)制定上自然不能落后于人。

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