在黑客無處不在的今天，量子通信是迄今唯一被嚴格證明無條件安全的通信方式，可以有效解決信息安全問題。昨天下午，一場特殊的量子加密視頻電話從北京打到了合肥，中國科學院院長、黨組書記白春禮與安徽省省長李國英，通過量子加密視頻會議系統(tǒng)進行了遠程高清量子加密視頻通話，信號穩(wěn)定、畫面清晰、傳輸流暢。至此，世界首條量子保密通信干線——“京滬干線”正式開通。這標志著我國在量子通信技術的實用化和產(chǎn)業(yè)化方面走在了世界最前沿，為搶占下一代世界信息技術制高點奠定了基礎。

9月29日，“京滬干線”項目首席科學家潘建偉院士在開通儀式上介紹相關情況。新華社圖片

保密等級最高的視頻通話

昨天下午，白春禮院長在北京中關村軟件園的國家量子保密通信“京滬干線”北京控制中心暨星地一體管控樞紐，與在“京滬干線”合肥總控中心的安徽省省長李國英進行了通話。隨后，白春禮院長又通過“墨子號”量子衛(wèi)星與奧地利地面站的衛(wèi)星量子通信，實現(xiàn)了與奧地利科學院院長塞林格教授的世界首次洲際量子保密通信視頻通話。這些通話的保密級別就是世界最頂級的黑客也會感到無能為力。

“京滬干線”項目是2013年7月由國家發(fā)改委批復立項，由中科院統(tǒng)一領導，中國科學技術大學作為項目建設主體承擔，由安徽省、山東省、合肥市和濟南市共同配套投資建設并得到了上海市、北京市的大力支持，中國有線電視網(wǎng)絡有限公司、山東信息通信技術研究院、中國科大先進技術研究院、中國銀行業(yè)監(jiān)督管理委員會等單位協(xié)作建設。整個項目建設周期42個月，2016年底完成了全線貫通和星地一體化對接，經(jīng)過半年多的應用測試和長時間穩(wěn)定性測試，于2017年8月底在合肥完成了全網(wǎng)技術驗收。

建成后的“京滬干線”，實現(xiàn)了連接北京、上海，貫穿濟南和合肥全長2000余公里的量子通信骨干網(wǎng)絡，通過 墨子號量子科學實驗衛(wèi)星興隆地面站與“京滬干線”北京上地中繼接入點的連接，真正打通了天地一體化廣域量子通信的鏈路，并通過 “墨子號”量子衛(wèi)星與奧地利地面站的衛(wèi)星量子通信，在世界上首次實現(xiàn)了洲際量子通信。

在視頻金融領域示范應用

量子通信是迄今唯一被嚴格證明無條件安全的通信方式，可以有效解決信息安全問題，在我國尖端技術全面緊追世界先進水平的今天，量子通信已經(jīng)走在了世界前列，并持續(xù)保持著優(yōu)勢地位。中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院研究團隊首次將量子通信的安全距離突破百公里，打開了量子通信技術實用化的大門。2016年又將安全距離突破到404公里，實現(xiàn)了世界上最遠距離的點到點光纖量子密鑰分發(fā)，突破了高速量子密鑰分發(fā)、高速高效率單光子探測和大規(guī)模量子網(wǎng)絡管控等關鍵技術，提出并實現(xiàn)了可實用的可信中繼方法，保證了城際量子通信順利實現(xiàn)。

據(jù)介紹，“京滬干線”全線路密鑰率大于20kbps，可滿足上萬用戶的密鑰分發(fā)業(yè)務需求。量子衛(wèi)星興隆地面站到北京接入站點全線密鑰率大于5kbps，可滿足基本數(shù)據(jù)通信需求。業(yè)務應用方面，已實現(xiàn)北京、上海、濟南、合肥、烏魯木齊南山地面站和奧地利科學院6點間的洲際量子通信視頻會議，交通銀行京滬間遠程企業(yè)網(wǎng)銀用戶的量子保密通信實時交易，中國工商銀行網(wǎng)上銀行京滬異地數(shù)據(jù)的量子加密傳輸和災備，阿里征信數(shù)據(jù)的異地加密傳輸以及量子加密流媒體視頻點播等應用示范。

未來有望構建量子互聯(lián)網(wǎng)

“京滬干線”首席科學家、中國科大教授潘建偉介紹說，京滬干線與墨子號量子科學實驗衛(wèi)星的完美對接，預示著天地一體化廣域量子通信網(wǎng)絡雛形已經(jīng)形成。未來將以“京滬干線”為基礎，推動量子通信在金融、政務、國防、電子信息等領域的大規(guī)模應用。

記者了解到，下一步將啟動量子保密通信骨干網(wǎng)二期工程，建設“武合干線”“滬杭干線”等，開拓古巴、伊朗等海外市場，建設城域網(wǎng)工程項目，最終形成多橫多縱、天地一體的全球化量子通信基礎設施，建立完整的量子通信產(chǎn)業(yè)鏈和下一代國家主權信息安全生態(tài)系統(tǒng)，最終構建基于量子通信安全保障的量子互聯(lián)網(wǎng)。“京滬干線”的建成和開通將吸引和培育一批量子保密通信領域的上下游企業(yè)，使量子保密通信產(chǎn)業(yè)成為我國重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

新安晚報 安徽網(wǎng) 大皖客戶端記者 陳牧

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基本原理：量子是不可克隆的

潘建偉說，講述量子通信的科學原理，還得從量子力學講起。這是一個與經(jīng)典力學差異很大的物理學分支，是迄今為止描述微觀世界最準確的理論。

一個物理量如果不能連續(xù)變化，只能取一些分立的值，這個量就是量子化的。好比上臺階，只能上一級臺階，而不能上半級。宏觀世界里的物理量似乎都能連續(xù)變化，但在微觀世界，許多物理量是量子化的，即存在一個最小的單位，不能再往下細分。

量子力學描述世界的語言與經(jīng)典力學有根本區(qū)別。經(jīng)典力學描述一個物體的狀態(tài)，會給出它的明確位置；量子力學描述一個微觀粒子的狀態(tài)，給出的則是疊加態(tài)——這個粒子在某些情況下既可能在這里，也可能在那里，沒有確定位置。好比孫悟空的分身術，一個孫悟空同時出現(xiàn)在多個地方，孫悟空的各個分身就像是他的疊加態(tài)。在通信領域，經(jīng)典通信的信號只有0和1，量子通信不但有信號0和1，還有0+1、0-1等量子疊加態(tài)。

量子疊加原理導致了量子不可克隆原理：在量子力學中，不可能實現(xiàn)對一個未知量子態(tài)的精確復制，這是量子通信達到“無條件安全”的基本科學原理之一。

如何加密：竊聽會擾動量子態(tài)

任何經(jīng)典通信都存在被竊聽的可能性。如打電話時，他人可通過竊聽器，從通信線路的信號中分出一些，使其進入另一根線路。竊聽時，0和1這兩種信號不會被擾動，所以通話者無法察覺。

與經(jīng)典通信不同，量子通信可以將信息編碼，加載到單個光子的量子疊加態(tài)的偏振方向上。單光子是光能量的最小組成單元，不能被再分割，量子狀態(tài)無法被精確復制，任何竊聽行為都會對其造成擾動，從而被通信雙方察覺并規(guī)避。通過量子態(tài)傳輸，通信雙方協(xié)商生成量子密鑰，再加上對信息進行“一次一密”的加密保護，真正實現(xiàn)信息在傳輸中的完全隨機、不可破譯，從根本上解決通信安全問題。

據(jù)預測，未來數(shù)年內(nèi)，量子通信將實現(xiàn)大規(guī)模應用。經(jīng)典通信的硬件設施不會被取代，只需在原有設施上“錦上添花”——在通信發(fā)送端和接收端安裝單光子探測器、量子網(wǎng)關等量子加密設備，即可在電話、傳真、光纖網(wǎng)絡等原有通信網(wǎng)絡中實現(xiàn)量子通信，安全性大幅提升。

名詞解釋

京滬干線

全球首條量子保密通信干線。作為“天地一體化”的地面設施，“京滬干線”總長2000余公里，從北京出發(fā)，經(jīng)過濟南、合肥，到達上海。利用這一廣域光纖量子通信網(wǎng)絡，京滬兩地的金融、政務等機構可進行保密通信。

京滬干線于2013年7月由國家發(fā)改委批復立項，由中科院統(tǒng)一領導，中國科學技術大學作為項目建設主體承擔，由安徽省、山東省、合肥市和濟南市共同配套投資建設并得到了上海市、北京市的大力支持，中國有線電視網(wǎng)絡有限公司、山東信息通信技術研究院、中國科大先進技術研究院、中國銀行業(yè)監(jiān)督管理委員會等單位協(xié)作建設。2016年底完成了全線貫通和星地一體化對接，經(jīng)過半年多的應用測試和長時間穩(wěn)定性測試，于2017年8月底在合肥完成了全網(wǎng)技術驗收。

墨子號量子科學實驗衛(wèi)星

于2016年8月16日在酒泉成功發(fā)射升空，是世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星。2017年1月18日，墨子號圓滿完成了4個月的在軌測試任務，正式交付用戶單位使用。昨天下午，中國科學院院長白春禮在在北京通過墨子號量子衛(wèi)星與奧地利地面站的衛(wèi)星量子通信，實現(xiàn)了與奧地利科學院院長塞林格教授的世界首次洲際量子保密通信視頻通話。

中國量子衛(wèi)星首席科學家潘建偉院士介紹說，如果說地面量子通信構建了一張連接每個城市、每個信息傳輸點的“網(wǎng)”，那么量子科學實驗衛(wèi)星就像一桿將這張網(wǎng)射向太空的“標槍”。當這張縱橫寰宇的量子通信“天地網(wǎng)”織就，海量信息將在其中來去如影，并且“無條件”安全。

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