一个济南人因量子通讯"感动中国"，但是量子通讯是啥
02-1010:15
在中央电视台举办2016年度感动中国人物颁奖仪式，北京量子通讯带头人、中国科大学教授潘建伟得奖，“嗅每一片枯叶的气味，对世界保持着孩童般的好奇，只是和科学纠缠，保持与名利的距离，站在世界的最后排与宇宙对话，以先辈的名义，做前无古人的事业！”组委会给与他这么颁奖词。
20年前，英国，一位26岁的中国中学生，面对导师的提问“你的梦想是哪些”，他回答，“我要在中国建一个世界一流的量子化学实验室”。这个中学生的名子叫潘建伟。
2016年8月16日下午，中国量子卫星“墨子号”在西昌卫星发射中心成功发射，它是世界首颗量子科学实验卫星，标志着目前中国在量子通讯领域早已领跑世界。这个项目的首席科学家正是潘建伟。
量子通讯，是目前理论上惟一被证明无条件安全的通讯手段。量子卫星的发射，意味着中国量子保密通讯技术成功了一半。
设计要求快速飞行的量子卫星能被地面的光学天线精准追随，这相当于在一万米高空的客机上往地面的一个储蓄罐里投硬币，还必须保证每位硬币都还能扔到储蓄罐中。
量子世界
量子是光子、质子、中子、电子、介子等基本粒子的合称，是目前化学世界已知的最小基本微粒。日常生活中无处不在的光就由大量光量子组成。在量子热学中，科学家聚焦的是：在单个原子或次原子粒子尺度上，物质与能量的行为和互相作用。相较于宏观化学世界，量子有好多奇妙特点，例如量子叠加和量子纠缠。其中，对通讯最重要的影响是“量子纠缠”。量子信息学是量子热学与信息科学相结合的产物，它包括量子密码、量子通讯、量子计算机等，近些年来，在理论和实验上都取得了重大突破。
20世纪90年代，化学学家在理论上证明，对微观世界的物体而言，利用神奇的“量子纠缠”，可以将物质的未知量子态精确传送到遥远地点，而不用传送物质本身。将量子热学理论和信息技术结合，通过对光子、原子等微观粒子的精确操纵，信息编码、存储、传输等处理方法将会发生革命性改革。
因为一个量子单元的行为能顿时影响另一个量子单元，进而改变被检测物质的状态，这一特点意味着，不可能实现对一个未知量子单元的精确复制。基于这一原理，科学家提出了量子密码的概念量子通讯速度，也就是器具有量子态的物质作为密码。
量子密码
量子密码是应用量子纠缠效应来进行信息的保密性传输，它的优点在于：毋须在密码编辑上劳神吃力，甚至根本不用常规密码，直接把信息以纠缠态形式发送，即可完美保密。缘由是，当黑客闯进传输网路，光子束会出现衰弱，每位节点的侦测器还会强调错误等级的降低，因而发出受干扰警报；发送与接收双方也会随机选定比较，全部匹配才能确认信息没有被监听。这样一来，黑客就没法不留痕迹地闯进一个量子系统，甚至连尝试解码这一举动，就会造成量子密码系统改变原有状态。其实，即使有黑客成功拦截获得了一组密码信息的解码锁匙，也仅是乱码信息，而在完成这一举动的同时，也造成了秘钥的变化。当合法的信息接收者检测锁匙时量子通讯速度，则可以从量子态的改变中晓得密码曾被截取过，一旦发觉纰漏，都会马上更换新的秘钥。
安全锁匙
量子密码的出现使秘钥的安全性形成了全新变化。将量子密码应用于量子通讯系统中，就成了量子保密通讯。随着量子通讯技术产业化和广域量子通讯网路的实现，用不了太多时日，量子保密通讯作为保障信息社会通讯安全的关键技术，将会迈向大规模应用——广泛应用于政治、经济、科技、金融等重要领域，为信息化社会提供基础的保密服务和最可靠的安全保障。
超级速率
不仅安全保密外，“神速”也是量子通讯的另一大优势。传统通讯的算法基础是0或1，而量子通讯是量子单元，除了富含0或1，还有0和1共存的状态，所有单元可同时完成逻辑运算，同时完成多重任务。量子计算机的这一特点，注定了量子通讯的速率将比现今的通讯速率大大增强。诸如，4G网路延后时间为50微秒，无线网通号从火星传到月球要延后十几分钟。而采用量子通讯技术，不受传输距离影响，可清除延后现象，实现“即时”通信。在未来，量子通讯即时沟通的优势将大有用武之地。
显而易见，量子特点在信息领域中有着独到功用，在提升运算速率、确保信息安全、增大信息容量等方面，将突破现有信息系统的极限。量子通讯可以从根本上防止窃密，确保信息安全，并才能极大提升信息处理速率。量子通讯大规模推广应用后，“量子互联网”将顺理成章代替现现在的互联网。
量子商业化
而量子信息技术实用化的难点在于，对多粒子纠缠的操纵，这也是量子信息处理的核心数学资源。科学研究证明，要实现有实用价值的量子模拟机和量子计算机的基本功能，至少要实现几十到上百个量子比特的纠缠。目前，科学家仅能一次性将12种粒子纠缠上去；而量子计算机要实现商业化应用，起码须要将这一数字降低数十甚至上百倍。看来，量子通讯的阶段性成果触手可及，而有决定性意义的成果还需再接再厉！
量子技术：带来无限可能
其实，量子理论的应用远超估算和通讯领域，量子科学带来无限可能。正如爱因斯坦所说：“我们如今所见到的只是一个仍未完全理解的真正实体的局部。”通过量子理论，人类将有机会在微观和宏观世界之间架设桥梁。
其实，借助量子理论来改革信息技术，有望实现对信息处理能力的革命性突破，量子计算机和量子通讯不只存在于悬疑小说中，而是越来越接近现实世界。量子科技在推进人类社会文明进步方面将发挥颠覆性作用，要进一步创新技术和改革理念，以更好地操控多粒子纠缠，从而促使量子产业发展壮大。
（中国科学技术学院新闻网、凤凰山西、经济晚报）