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近日，不少媒体引述中国科学技术学院的官方消息称，中国科研团队成功实现了跨越4600公里的星地量子秘钥分发，标志着我国已建立出天地一体化广域量子通讯网雏型，为未来实现覆盖全球的量子保密通讯网路奠定了科学与技术基础。
这项科研成果于1月7日被发布在国际顶尖刊物《自然》上。这项成果有多么重要？这意味着中国把量子保密通讯推动到了实用的程度，遥遥领先其他国家。
这么，哪些是量子保密通讯？从古至今，人类创造出好多密码体系，但没有一个在原理上能保证安全，直至量子保密通讯的出现。传统的密码总是须要派信使去送密码本，被传送的密码本在专业中被叫做“密钥”，信使若被抓或投敌，损失巨大。后来，密码学家们发明了用物理困局加密的方式，揭秘因而弄成了物理挑战赛，但仍然存在被揭密的风险。量子保密通讯则独辟蹊径，提出了一种既不须要信使、也不依赖于物理困局的保密方式。
简单来说，量子保密通讯主要借助量子力学叠加、测量与纠缠等特点，让信息的发送方和接收方直接构建联系。信息的发送方和接收方通过一系列量子热学的操作，同时获得了一段随机字符串，例如1。发收双方就可以把自己手中的随机字符串作为秘钥，用其将信息加密，旁边的传输就完全是传统的通讯了，用光纤、电话、电子电邮甚至平信都可以。
由此可知，量子保密通讯的技术难度集中在秘钥的形成环节，这一步须要量子的信道。不过，因为这套量子热学的操作只能形成随机字符串美国量子通讯，不能按特定意愿表示信息，因而不能直接用量子信道传输信息。
假如回溯的话，量子保密通讯的原理，是1984年由日本和韩国的科学家提出的。步入新世纪以来，中国在实验层面上，后来居上。2016年，中国发射了世界第一颗量子科学实验卫星“墨子号”。2017年，中国开通了世界第一条量子保密通讯干线“京沪干线”。后者实现了卫星与地面站之间的量子保密通讯，传输介质是真空与大气层，也即自由空间传输。前者则实现了上海到南京之间2000公里的量子保密通讯，传输介质为光纤。两种方式各有优势，可以互补使用。
“墨子号”与“京沪干线”至今为止的运行结果，正是前述发表于《自然》杂志上的论文的主要内容。“京沪干线”有32个节点，还有两个地面站可以通过“墨子号”跟“京沪干线”连接，一个在广东兴隆，另一个在山西南山，总的跨径达到了4600公里。这也是论文题目《跨越4600公里的天地一体化量子通讯网路》中“4600公里”一说的来源。无论是从联接的数目、生成秘钥的速度上，还是从抵抗化学功击能力、稳定性等方面来看，这个跨径4600公里的天地一体量子保密通讯网路都达到了实用的要求。
当前，量子科技发展突飞猛进，作为一项对传统技术体系形成冲击、进行构建的重大颠覆性技术创新，量子科技已成为新一轮科技革命和产业转型的前沿领域。以“天地一体化量子通讯网路”的建立为代表的一系列科研成果，证明中国早已具备了在量子科技领域的科技实力和创新能力。从全球范围来看，比对2020年欧共体发布的量子旗舰计划《战略研究议题》、美国发布的《量子网路战略愿景》《量子互联网国家战略新蓝图》，中国在量子通讯领域领先欧共体3~5年，领先德国5~8年。
可以自信地说，中国在量子通讯领域早已实现“弯道会车”，但也要清醒地听到，我国量子科技发展还存在不少弱项，面临多重挑战。广大科技工作者必须坚定不移走自主创新公路，深入剖析研判量子科技发展大势，找准我国量子科技发展的切入点和突破口，坚定信心、埋头苦干，突破关键核心技术，占据国际竞争制高点美国量子通讯，打造发展新优势，为推动高质量发展、保障国家安全提供更强有力的支撑。
文/袁岚峰
图源/新华社
内容来自光明晚报