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“中國制造”新名片望問世量子通信衛星7月或升

2016-07-19

我國首顆“量子實驗通信衛星”有望于7月擇機發射,如果成功發射,中國將成為全球第一個實現衛星和地面之間量子通信的國家,加上今年下半年建成的地面光纖量子通信網絡,國內將初步建成廣域量子通信體系。目前不論是在量子通信科研領域還是應用領域,我國都處于世界領先地位,量子通信正成為繼高鐵和核電之后中國在世界先進工業領域的另一張名片。

我國量子通信產業世界領先或成“中國制造”新名片

在潘建偉院士和郭光燦等國際頂級量子通信專家的帶領下,我國在量子通信領域已經位于世界領先地位。隨著即將到來的量子衛星升空和下半年“京滬干線”的完工,中國的廣域量子通信體系為率先建成全球化的量子通信衛星網絡奠定了基礎,實現全球范圍內衛星和地面之間的首次量子通信。一個“天地一體化”的量子通信網絡將初步形成,這意味著自上世紀80年代起,至今歷經30多年的量子信息研究,終于走向實用。

量子衛星

中科院量子科學實驗衛星將于近期發射,這既是中國首個、更是世界首個量子衛星,發射成功后將可以實現全球化的量子保密通信。量子衛星的發射只是一個開始,未來還將建設以4個量子通信地面站和1個空間量子隱形傳態實驗站為核心的空間量子科學實驗系統。

量子衛星發射后預計完成三大任務:衛星和地面絕對安全量子密鑰分發、驗證空間貝爾不等式和實現地面與衛星之間隱形傳態。

據了解,我國還將陸續發射多顆量子衛星,力爭在2030年前后率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡。

“京滬干線”

在6月1日陳嘉庚青年科學獎頒獎會上,量子保密通信“京滬干線”項目工程總師、中科大教授陳宇翱向媒體透露,該項目將于2016年年底正式交付使用。

陳宇翱表示“目前工程已經完成了四分之三。量子京滬干線全長2000余公里,目前已經完成了約1500公里,而剩下的500公里預計也將于下個月打通。”

“京滬干線”是世界第一條量子通信保密干線,傳輸距離達2000多公里,途經北京、濟南、合肥、上海等多個城市,可應用于金融、政務等重要信息的保密傳輸。

量子技術

在日前舉辦的“光纖通信50年高峰論壇”上,上海交通大學教授王壽泰透露,最近,中國科學技術大學潘建偉、張軍等和英國牛津大學的同事合作,實驗實現了68gbps的高速量子隨機數發生器,和此前的最快速率相比提高了一個數量級。相關論文發表于儀器領域權威期刊《科學儀器評論》。

中科院還發展出了“非摧毀性的測量技術”。中國研究人員成功制備了國際上最高亮度的自旋-軌道角動量超糾纏源、高效率的軌道角動量測量器件,突破了以往國際上只能操縱兩光子軌道角動量的局限,搭建了6光子11量子比特的自旋-軌道角動量糾纏實驗平臺,從而首次讓一個光子的“自旋”和“軌道角動量”兩項信息能同時傳送。

除此之外,中國科技大學潘建偉、陸朝陽等與華盛頓大學許曉棟、中國香港大學姚望合作,在國際上首次在類石墨烯單原子層半導體材料中發現非經典單光子發射,連接了量子光學和二維材料這兩個重要領域,打開了一條通往新型光量子器件的道路。該工作于2015年5月5日在線發表在《自然·納米技術》上。同期的“新聞視角”欄目撰文評論該工作“開辟了一個新的研究領域”。

量子通信應用前景廣闊實用化突破碩果頗豐

量子通信是利用量子相干疊加、量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型通信技術,是物理學和信息學的交叉產物。從物理學角度看,量子通信是在物理極限下利用量子效應現象完成的高性能通信,從物理原理上確保通信的絕對安全,解決了通信技術無法解決的問題,是一種全新的通信方式。從信息學角度看,量子通信是利用量子不可克隆或者量子隱形傳輸等量子特性,借助量子測量的方法實現兩地之間的信息數據傳輸。量子通信中傳輸的不是經典信息,而是量子態攜帶的量子信息,是未來通信技術的重要發展方向。

量子通信也是絕對安全的信息傳送方式,主要體現在不可分割性,因為光子具有不可分割性。在單光子發射的情況下,竊聽者不可能采用將光子分成兩半,一半用于獲得密鑰,一半傳輸給接收方的方式避免被發現。無法克隆性,因為光子是無法準確測量的,所以不能被竊聽者復制。竊聽者無法通過準確測量光子,克隆出一個一模一樣的量子獲取信息。所以說在量子通信的范疇內,只要竊聽者竊取信息,必定會被發現。另外,隨著計算機(尤其是量子計算機的研制)運算速度不斷提高,原來經典的、傳統的公開密鑰算法(rsa)受到沖擊,相對只能依靠密碼長度和復雜性保證安全性的rsa算法而言,量子通信可以真正做到“一次一密”,真正實現密碼無法破譯。
據長江證券分析師表示,展望未來,量子通信產業的投資機會大概率會有望出現在三大領域,分別為量子通信光器件、量子通信基礎建設和系統服務、信息安全應用。


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