出品|网易新闻大学
作者|铁流
近来五年，中国在量子通讯领域不断传出好消息。
2015年，中国科技学院苏州微尺度物质科学国家实验室的潘建伟教授、陆朝阳院士等，完成了关于“多自由度量子隐型传态”的研究，这项成果名列当初国际数学学领域十项重大突破榜首。
2016年2月，工商建行用量子通讯技术，成功实现了上海支行电子档案的同城加密传输。同年8月，我国首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射并实现地卫通讯。
2017年3月，量子通讯“京沪干线”开始最后阶段的贯通测试。
量子通讯究竟有何神奇之处，中国量子通讯的发展又经历了如何的过程？
中国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号，《》杂志封面
难以被破译的量子通讯
传统的通讯加密通常是在传输介质和加密数据上做文章，而这些加密方式只是降低了破译的难度，无论是采用先进算法破译，还是采用超级计算机暴力破译，破解传统通讯加密数据只是时间长短的问题。
量子通讯则是借助量子比特来传输信息，这个技术的前提是构建量子纠缠，依据量子热学理论，2个处于量子纠缠态的粒子无论相距多远，都能顿时感知和影响对方的状态，因而借助纠缠态粒子的特点可以传递信息。
量子纠缠概念图
早已可以商用的量子秘钥分配技术采用“一次一密”的对称加密方法。即把每一个随机数比特的信息编码在单个光子的量子状态上，之后用光纤把光子发射出去，接收方接到单光子并侦测其量子态后，把与发射端特定的合同协商生成对称的随机数作为秘钥，因而对要传输的数据进行加揭秘传输。
正是由于量子通讯的基本原理始于量子热学，所以无论破译者把握了多先进的监听技术、多强悍的破译能力，只要量子热学的规律创立，量子通讯就难以被破解。
量子卫星工作示意图
“量子可信中继”让远距离量子通讯成为可能
量子秘钥分配是通过单个光子的量子态传递的，而光子在光纤中会被吸收和散射，造成传输距离遭到限制。而且精典通讯釆用的讯号放大和中继技术并不适宜量子秘钥，因而目前量子秘钥分配最远传输距离是260—300公里，所以要实现量子通讯沪宁干线二千公里的远距离量子秘钥分配，就须要量子中继站的辅助。
量子通讯中继站分为量子中继和可信中继。量子中继技术难度十分大，目前还做不到实用化。可信中继类似于量子秘钥接力赛，秘钥可以在可信任中继站之间进行接力递送。
量子通讯传输概念图
现今的可信任中继站可以不须要人员参与，并且设有自毁功能，一旦发觉问题，可以立刻停止光量子的传送量子通讯干线，并删掉所有“落地”到中继站的秘钥。
依据相关单位披露，全长为两千公里的量子通讯干线共使用32个可信中继站，不仅前面提及的安全设计外，还把本来对每位中继站的安全要求集中到几个核心站点上，这样一来，就使须要防御的区域从原先的整个通讯网路，弄成少量的几个重点站点，从“处处设防”变成“重点布防”，因此急剧提高了通讯的安全性。
量子通讯沪宁干线背后，是逐步延展的中国量子通讯产业版图
2008年，国外科研团队在扬州实现了国际首个全通型量子通讯网路，并借助该成果为60华诞元旦阅兵关键节点间建立了“量子通讯热线”，为重要信息的安全传送提供了保障。到2009年，中国量子通讯距离突破200公里。
城域量子网段
2012年，西安市建成了世界首个覆盖整个市区的规模化（46个节点）量子通讯试验示范网路。2013年青岛也建成了有近百个用户单位的市区量子通讯网路。这种技术成果标志着大容量城域量子通讯网路技术早已成熟。
2015年10月，阿里巴巴与交大国盾量子联合发布了阿里云量子加密通讯产品，这是全球范围内首次将量子加密通讯技术与云服务结合，使量子加密技术成为了一种共享资源。
2016年末，国科控股联合中科大创立了国科量子通讯网路公司，旨在于量子通讯网路建设和运维；从基础研究，到核心设备制造，到应用产品研发，到网路建设和运维，量子通讯的中国产业链正在产生。
正式启用的量子通讯“京沪干线”连接南京、济南、合肥、上海等城域网路，全长2000多公里，它将成为全球首个也是距离最远的广域光纤量子保密通讯骨干线路。作为对比，美国最长的量子通讯网路全长为307公里，挪威的500公里的量子通讯网路只逗留在图纸上。
未来手机可接入量子通讯网路？
目前，量子通讯主要用于保护金融信息、政务信息等方面——比如交通建行把量子保密通讯技术应用于金融企业财付通用户的实时交易；例如网商建行采用量子技术在专有云上完成量子加密通讯试点。
随着技术的进步和量子通讯网路相关基础设施的建设和建立，量子通讯终端设备也会应用于寻常百姓家。
比如未来的手机可以通过联接量子通讯终端，获取量子秘钥，并用之完成数据加密、认证量子通讯干线，从而接入量子通讯网路。但因为在微波频段下调制和侦测量子讯号会引起极高的信息耗损，因而基于无线基站量子通讯方案可行性是不大，但利用可信量子中继站，以及卫星光量子通讯中继等，可以在未来实现民用的量子通讯解决方案。
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编辑|李祖希