量子通信怎样保护我们的“数字王国”？

文│王令朝（ 中国通信学会高级会员）

最近量子信息技术火了，就连国内A股市场上与量子通信相关的概念股，也被机构和股民们炒得十分火爆。大多数不明量子通信就里的人，一提起量子通信，就误以为量子通信是一种颠覆传统的类似于超光速的新型通信传输方式，它可以在一瞬间完成远距离的数据信息传输。事实上，这与量子通信的真正含义相去甚远。那么，量子通信到底是什么“东东”呢？

量子通信是一种加密的概念，而不是一个传输的概念，更不是一种超高速传输的通信方式。实际上，量子信息技术是一门由量子物理与信息技术相互结合发展起来的新兴学科，它主要包括有量子计算和量子通信两大研究领域。其中，量子计算主要研究量子计算机及其算法，而量子通信则主要研究量子密码及量子隐形传态。由此可见，量子通信与量子计算是两回事，它们是量子技术中的两个不同分支，可以说是代表着两种完全不同的技术路线。量子计算可以实现高速、复杂的并行计算功能，而量子通信则可为“数字王国”筑起一道铜墙铁壁。

如今，黑客入侵、密码被盗、电信诈骗等网络犯罪几乎困扰着每一个人，纵然是国家机构也倍感头痛。这些斗智斗勇的故事就像谍战剧或科幻片中的窃密与反窃密。量子通信能利用两个量子的“纠缠态”特性，实现互联网信息传输和沟通的绝对安全性，让那些窃取个人隐私和扰乱网络安全的黑客们无路可走，这就是量子通信的最大看点。

那么，量子通信又是如何做到这一点的呢？

打个简单的比方，有时人们会发现一个既神奇又有趣的现象，两个相距遥远的陌生人会不约而同地做同一件事，似乎他们之间有一根无形的信息通道连着，可谓是“心有灵犀一点通”。量子通信与此类似，所谓的量子“纠缠态”特性，就是指在微观世界里两个同源的量子之间存在着纠缠关系。不管它们的距离有多远，只要一个量子的状态发生变化，在其对端的另一个量子状态也会随之变化，这相当于把一端的信息“传递”到了另一端。如果不知道两个量子之间的纠缠关系，即使是截获了其中一个量子的状态，也无法判断出另一个量子究竟处于哪种状态，这就是量子的“不可破解性”。量子的这个特性可以解决终端、服务器和传输线路所存在的信息安全难题。无怪乎，科学界宣称，一旦量子通信能从理论研究转化成实际应用，其影响将是划时代的。

总体上来说，在量子技术领域中，美国将量子计算机及其算法作为重点的研究课题，而中国将量子通信列为量子技术的主要攻关方向，并取得了一系列的重要成果，在量子通信产业化方面远远领先于美国。入选2015年度国家自然科学一等奖的“多光子纠缠及干涉度量学”的科研成果，已实现了从理论突破到量子保密通信应用阶段的转折，为网上银行、金融交易和远程灾备等商用性应用创造了有利条件。

迄今为止，人们还没有发现任何一种经典加密方法能够保证信息绝对安全。而中国科学技术大学潘建伟院士及其团队研发成功的“多自由度量子隐形传态”，一举打破了这个“魔咒”。更令人鼓舞的是，国家发改委已决定由中科院与相关单位合作，共同构建一个北京-上海的量子通信广域网。今年7月还将发射量子科学实验卫星，规划在5到10年内建成一个“天地一体化”的全球量子通信系统，并成立以政府牵头，企业为主体的量子通信产业联盟。

 （图片来自网络）

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