量子保密通信已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工程化、產(chǎn)業(yè)化，不久將興起量子信息產(chǎn)業(yè)。

　　保密通信是一個(gè)十分重要的科學(xué)研究領(lǐng)域，有著十分悠久并且充滿(mǎn)神秘的歷史，它隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步不斷得到提高和完善。時(shí)至今日，究竟有沒(méi)有一種絕對(duì)不可破譯的保密方式，能讓傳送的信息絕對(duì)安全可靠？

　　量子通信，就是迄今為止唯一被嚴(yán)格證明是無(wú)條件安全的通信方式。那么，究竟什么是“量子通信”？它的技術(shù)路徑選擇是怎樣的？中國(guó)量子通信領(lǐng)域目前的發(fā)展成果有哪些？它的潛在應(yīng)用和未來(lái)前景怎樣？下面就讓我們問(wèn)專(zhuān)家，訪(fǎng)企業(yè)，一起揭開(kāi)量子通信的神秘面紗。

　　量子通信究竟“神”在哪兒

　　當(dāng)你從遠(yuǎn)處觀(guān)看電腦屏幕時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，電腦中的畫(huà)面都是連續(xù)不斷的；然而，當(dāng)你用放大設(shè)備仔細(xì)觀(guān)察屏幕時(shí)，那些連續(xù)不斷的畫(huà)面都是由一粒粒最小單位的“像素點(diǎn)”構(gòu)成的。

　　量子也是如此。它聽(tīng)起來(lái)很神秘，但卻每天無(wú)時(shí)無(wú)刻不充斥在我們身邊，比如我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的光，就是由大量光量子組成的。在微觀(guān)領(lǐng)域中，某些物理量的變化是以最小的單位跳躍式進(jìn)行，并不是連續(xù)進(jìn)行的。而量子就像電腦屏幕中的最小“像素點(diǎn)”一樣，它是能量中的最小單位。

　　“量子通信是指利用量子力學(xué)基本原理或基于物質(zhì)量子特性的通信技術(shù)。它是結(jié)合量子技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)的一種新興通信技術(shù)，在理論上可實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全的鏈路數(shù)據(jù)傳輸，被認(rèn)為是保障未來(lái)通信安全最重要的技術(shù)手段?！北本┼]電大學(xué)智能網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)室主任李劍認(rèn)為。

　　而在清華大學(xué)物理系教授王向斌看來(lái)：“量子通信，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是基于光的單量子態(tài)實(shí)現(xiàn)的通信手段，以完成經(jīng)典通信手段無(wú)法完成的通信任務(wù)，例如保密性任務(wù)等?！?/p>

　　中科院院士、國(guó)家科技部“973”項(xiàng)目首席科學(xué)家、中國(guó)科技大學(xué)教授郭光燦告訴記者，整個(gè)量子通信中，具有短期內(nèi)實(shí)際應(yīng)用潛能的是量子保密通信，這其中最有用的部分就是量子密鑰分發(fā)。

　　“通過(guò)傳輸光的單量子態(tài)獲取的密鑰（即秘密隨機(jī)數(shù)）為量子密鑰。所謂秘密隨機(jī)數(shù)，就是除了通信雙方外，任何第三者都無(wú)從知道的隨機(jī)數(shù)?！蓖跸虮笳f(shuō)。

　　而經(jīng)典通信使用最廣泛的公鑰密碼，最典型的要數(shù)假定大型數(shù)據(jù)分解的數(shù)學(xué)難題。但是，隨著計(jì)算能力的不斷提高，特別是未來(lái)量子計(jì)算機(jī)的漸行漸近，這種數(shù)學(xué)難題的復(fù)雜性就迎刃而解了，經(jīng)典保密通信基于的數(shù)學(xué)方法并不能獲得嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明?！岸孔颖Ｃ芡ㄐ抛畲筚u(mài)點(diǎn)之一就是它的安全性獲得了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，這也可以從其基本的量子力學(xué)的基本原理來(lái)解釋?！惫鉅N表示。

　　李劍表示，目前我國(guó)已將以量子通信系統(tǒng)為核心的量子調(diào)控技術(shù)列入了《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020）》中重大研究計(jì)劃。我國(guó)從2001年開(kāi)始，在科技部“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目的前瞻性支持下，量子通信科研方面取得了許多重要研究成果。

　　量子通信的技術(shù)路徑選擇是怎樣的

　　是否有必要走一條全新的量子通信技術(shù)路線(xiàn)？記者采訪(fǎng)的多位專(zhuān)家、學(xué)者表示，從目前的實(shí)際情況來(lái)看，將量子通信網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合是其最優(yōu)的發(fā)展戰(zhàn)略。互聯(lián)網(wǎng)在最初設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有全面深入地考慮其自身的安全性，這是造成現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題十分突出的主要原因之一。

　　“走量子通信與經(jīng)典通信的融合發(fā)展之路是基于技術(shù)上的考慮，而不是基于經(jīng)濟(jì)層面的考慮。”郭光燦認(rèn)為，量子通信極強(qiáng)的保密性是基于量子密鑰技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的，密鑰也是基于量子的特殊性而研發(fā)的，而其他通信方面的技術(shù)與傳統(tǒng)經(jīng)典通信差異不大。

　　中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員于淥在接受本報(bào)記者采訪(fǎng)時(shí)表示：“量子通信從原理走上小范圍專(zhuān)用問(wèn)題的實(shí)用化，是現(xiàn)在全世界都在努力的方向。中國(guó)的起步不錯(cuò)，也有很好的學(xué)術(shù)帶頭人，下一步的發(fā)展就是明確定位的問(wèn)題。這其中，十分重要的一方面就是要注意將量子通信與現(xiàn)有的傳統(tǒng)通信相互融合，要善于借鑒現(xiàn)有的通信技術(shù)來(lái)發(fā)展量子通信技術(shù)?！?/p>

　　多位專(zhuān)家認(rèn)為，量子通信和經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)的融合需要解決物理層和組網(wǎng)技術(shù)、中繼技術(shù)和通信應(yīng)用技術(shù)等方面的相互融合問(wèn)題。由于傳統(tǒng)的光通信可能在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍然是主要通信技術(shù)手段，因此，在光通信網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)量子通信網(wǎng)絡(luò)，將是雙方融合的基礎(chǔ)。

　　在現(xiàn)實(shí)的量子通信中，量子通信與現(xiàn)有傳統(tǒng)通信的融合是一個(gè)相互“取長(zhǎng)補(bǔ)短”的過(guò)程。“量子通信不會(huì)完全取代現(xiàn)有的通信技術(shù)，而是在現(xiàn)有的技術(shù)上在物理層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三方面將兩者進(jìn)行完美融合?！惫鉅N告訴記者。

　　郭光燦進(jìn)一步解釋?zhuān)瑥奈锢韺觼?lái)說(shuō)，可以從光源、探測(cè)器和信道方面考慮。“在網(wǎng)絡(luò)層方面，我們可以采取獨(dú)立的信道和統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也可以用一根光纖既傳遞量子信號(hào)又傳遞經(jīng)典信號(hào)?！?/p>

　　而在應(yīng)用層面，郭光燦建議，量子通信可以同現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)安全協(xié)議相結(jié)合，用量子密碼來(lái)替換現(xiàn)有協(xié)議中的初始密碼。他表示，這樣既可以得到更可靠的安全性，也可以保持較高的通信速率。他舉例說(shuō)：“我們用量子密碼生成種子密鑰，然后用傳統(tǒng)的經(jīng)典方法進(jìn)行擴(kuò)張，這樣既可以保證種子密鑰的可靠安全，同時(shí)也可以保證較高的通信效率。”

　　中國(guó)量子通信發(fā)展成果有哪些

　　古人在信封上用火漆封口，信件一旦在運(yùn)輸途中被拆開(kāi)，便會(huì)留下“泄密”的痕跡。不難理解，量子密鑰在量子通信中的作用比火漆更徹底：一旦有人試圖打開(kāi)信件，量子密鑰會(huì)讓信件自動(dòng)銷(xiāo)毀，并讓使用者獲知情況。由此來(lái)看，擁有這項(xiàng)技術(shù)成果對(duì)我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展影響巨大。而事實(shí)上，在量子通信領(lǐng)域，我國(guó)已是世界上最有發(fā)言權(quán)的僅有的幾個(gè)國(guó)家之一，成果斐然。

　　“在不需要中繼的情況下，我國(guó)的量子通信技術(shù)可以在200多公里的距離上保證通信安全。在這一層面，我國(guó)是在世界上領(lǐng)先的?！惫鉅N坦言，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際層面上，安全距離可達(dá)100多公里，“我國(guó)與美國(guó)、歐洲、日本等科技發(fā)達(dá)國(guó)家水平相當(dāng)”。