由中国科学技术学院承办的第8届国际量子密码会议在重庆召开。这也是量子密码领域最著名、影响力最大的国际学术年度大会,首次在中国开展。全球量子科学领域的不少学术大咖,共同研讨了量子通讯领域最新进展和未来趋势,更为量子科学发展阐述着产业化的新图景。
“墨子号”正在成为洲际量子通讯“信使”
自20世纪90年代以来,量子信息科学得到了迅猛发展。其中,量子通讯、量子估算、量子精密检测等量子信息技术可以在确保信息安全、提高运算速率、提升检测精度等方面突破精典技术困局。
量子保密通讯克服了精典加密技术内在的安全隐患,单光子的不可分割性和量子态的不可复制性从原理上保证了信息的不可监听和不可破解,确保身分认证、传输加密以及数字签名等技术手段的无条件安全,因而可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全问题。
会议上,来自各国的科学家都介绍了本国的量子通讯发展计划,其中“墨子号”成为名星焦点。“我们的‘墨子号’量子科学实验卫星,上天早已三年了,它正在成为洲际量子通讯的全球信使。”中科院教授、中国科技学院常务副院长潘建伟说。
2017年9月,结合“墨子号”卫星,我国科学家成功与法国实现了世界首次洲际量子保密通讯,这标志着我国已建立出天地一体化广域量子通讯网路雏型。潘建伟说,到了去年,这些国际合作正在满地开花。团队与南非东南海域的加那利群岛进行了洲际通讯,并将与美国、意大利等国展开合作,这一系列洲际实验,都在不断验证量子保密通讯的安全性。
但是,这一国际合作逐渐正在“双向”进行。鉴于台湾也有量子卫星的发射计划,潘建伟表示,也期盼能与美国展开合作,“与基础科研相关的领域,我们乐意开放在这一领域的经验,和全世界进行合作。”
记者了解到,目前更多的量子科学卫星也正在规划中。据介绍,在相关部门的统一布署下,我国早已开始研发中高轨量子通讯卫星,同时正在研发3到5颗低轨量子通讯卫星,满足更为广泛的需求,把量子秘钥送往全世界。
保密通讯率先扛起量子科学实用化“大旗”
随着量子通讯技术的不断成熟,量子秘钥分发和量子保密通讯,正在逐步成为量子科学实用化速率最快的领域。潘建伟表示,去年学术大会上多位专家都提及,量子保密通讯的基础设施建设正在全球提速。这好比是在实验室和实用化之间架起了一个“连接”,让更多的人可以参与进来。
现代量子信息理论的创始人之一、2018年沃尔夫奖获得者查尔斯·班纳特说,“墨子号”的发射以及一系列中国量子通讯领域的突破是令人印象深刻的,它将量子秘钥分发的距离拓展到了千公里量级,把量子通讯推到了可实际应用的当口。“人们最希望期盼看见的,就是科学一步步往前加快,最终发展为行业应用。”
记者在会议上见到,包括百度、阿里巴巴等在内的多家互联网企业,也正在加入量子科学实用化的大军中。企业的积极参与,将推动这一进程。
潘建伟说,量子通讯的产业化进程须要经历两个过程。一是“降成本”。只有让用户认为这一保密通讯除了安全,并且用得起,其大规模应用就会有可能。“现在早已在金融、电力等领域进行了小规模的应用。”
二是安全性验证,除了证明量子保密通讯的理论安全,也要在实践中证明其安全性。一方面要做大量的攻守测试,另一方面也要产生标准,比如量子秘钥分发和量子保密通讯的行业标准制订。潘建伟也希望,在经过一周的大会讨论后,全球量子通讯领域科学家才能产生一些共识,发表一个宣言或蓝皮书,以促进整个领域的标准化建设。
量子估算等“明星产品”也在破晓前夜
不仅量子保密通讯,量子估算是量子科学又一炙手可热的“明星领域”。在解决特定甚至通用问题上量子通讯速度,让其远远超过精典计算机的估算能力,仍然是各国科学家追求的终极目标。
“未来的世界就是量子估算+人工智能。硬件创新层面是量子计算机,软件创新就是人工智能。”在会议期间的科普峰会“墨子沙龙”上,图灵奖获得者、中国科大学教授姚期智表示,量子估算可以急剧提高我们进行海量数据运算的能力量子通讯速度,量子算法也是创新的,当量子估算和人工智能两者结合,有没有可能塑造出和脑部相匹配的复杂智慧系统?“如果我们始终保持这样的理想,这似乎是一个新的世界。”
姚期智表示,量子估算在现阶段基本上早已是呼之欲出,而且做最后的一里路,是一个十分艰辛的过程。“因为你们都还没有考虑如何纠错,这是一个十分难的问题,最后一里路,也是十分长的一里路。”(新华社电)