中國將在2030年前后率先建成全球量子通信網(wǎng)
——對話我國量子科學(xué)實驗衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士潘建偉
■趙金龍、王曉亮、中國軍網(wǎng)記者 鄒維榮
潘建偉
[人物小傳]
潘建偉，男，1970年3月生 ，浙江省東陽市人，原籍浙江省磐安縣。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院院士。九三學(xué)社第十二屆中央委員會委員。他41 歲當(dāng)選“最年輕院士”，42 歲獲得國際量子通信大獎，45 歲獲得國家自然科學(xué)獎一等獎。他帶領(lǐng)團隊取得的成果9 次入選兩院院士評選的“年度十大科技進(jìn)展新聞”，1 次入選《自然》雜志評選的“年度十大科技亮點”，3 次入選英國物理學(xué)會評選的“年度物理學(xué)重大進(jìn)展”，3次入選美國物理學(xué)會評選的“年度物理學(xué)重大事件”。
8月16日凌晨，我國成功發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，并在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建一個天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實驗體系。世界上第一封絕對不會被截、被破、被復(fù)制的密信將要誕生。發(fā)射前夕，記者在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心見到了我國量子科學(xué)實驗衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉，并就量子通信和量子計算機等相關(guān)前沿科技問題對他進(jìn)行了采訪。
天知地知、你知我知的密信將不再是神話
“傳統(tǒng)的通信加密和傳輸安全，都是依賴于復(fù)雜的算法。”潘建偉介紹，傳統(tǒng)的加密手段，都是依賴所謂的計算復(fù)雜度。但是隨著計算能力的增加，在某種程度上肯定是會被破解的。量子通信利用基于物理學(xué)的基本原理，利用微光世界的最小單元，在原理上將實現(xiàn)不會被破解的奇跡。
在接受采訪時，潘建偉形象地向記者比喻，量子通信的基本特征就是利用微光世界的最小單元，比如15w燈泡，每秒都會發(fā)射一些能量，如果用放大鏡來看它是由小顆粒組成，大概每秒鐘可以釋放百億個小顆粒，如果在量子通信中將這種小顆粒用來做信號，就不能被分割成半個的小顆粒，就像水分子一樣，不能分成1/2個水分子。
“如果有人在偷聽，要么就是把光子拿走了，要么就是有人在拍照復(fù)制，不管怎樣都會對狀態(tài)產(chǎn)生影響。”潘院士介紹，與傳統(tǒng)計算相比即便是再高級的保密通信，只要是通過當(dāng)前的電話線、無線電、光纖等通信設(shè)施，都會面臨被破譯和竊聽的可能。在計算能力兇猛的量子計算機面前，傳統(tǒng)傳輸?shù)拿芗拖裨诼惚家粯印?/p>
量子通信正向廣域網(wǎng)推進(jìn) “京滬干線”預(yù)計今年下半年交付
據(jù)新華社此前的解讀，8月，我國將發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，而科學(xué)實驗的目標(biāo)，就是最終打造一張?zhí)斓匾惑w化的量子通信網(wǎng)。
潘建偉告訴記者，十二五期間，他們在國家的支持下做了很多這方面的研究，取得了比較好的進(jìn)展。目前已經(jīng)初步在城域網(wǎng)上有一些很好的運用，將來慢慢地做到向廣域網(wǎng)推進(jìn)。
據(jù)了解，在衛(wèi)星成功進(jìn)行多項實驗后，天地一體化量子科學(xué)實驗系統(tǒng)將投入正式運行。而預(yù)計今年下半年交付的“京滬干線”大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)工程，就是廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)實際運用。
這一工程將構(gòu)建千公里級高可信、可擴展、軍民融合的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，建成大尺度量子通信技術(shù)驗證、應(yīng)用研究和應(yīng)用示范平臺。結(jié)合量子衛(wèi)星和京滬干線，將初步構(gòu)建我國天地一體化的廣域量子通信體系。
據(jù)了解，我國還將陸續(xù)發(fā)射多顆量子衛(wèi)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(wǎng)絡(luò)。這張網(wǎng)絡(luò)是由一連串環(huán)繞全球、相互糾纏的粒子組成的。這樣的網(wǎng)絡(luò)，能讓人們安全地共享密鑰，并且可以確鑿無疑地發(fā)現(xiàn)竊聽企圖。
主動控制微觀世界 專用量子計算機有望在10年內(nèi)面世
有觀點認(rèn)為量子計算將在30年內(nèi)帶來像歐洲工業(yè)革命一樣的巨變，對此潘建偉表示，目前，歐洲、美國的同事都認(rèn)為，第二次量子革命即將到來，除了通信可以比較好的改善信息安全和互聯(lián)網(wǎng)安全外，量子計算也受到普遍的關(guān)注，尤其是隨著大數(shù)據(jù)的到來，大家對于計算能力的提高需求越來越多。
“量子通信和量子計算都是屬于量子調(diào)控技術(shù)范圍”潘建偉在接受記者采訪時表示，隨著技術(shù)的發(fā)展，他們實現(xiàn)了對單個離子抓住，控制并相互作用，主動控制微觀世界的能力正在慢慢增強。
“目前，全世界計算機的計算能力都非常弱。”潘建偉預(yù)測，不到十年左右的時間，他們就能夠造出一種專用的量子計算機或者叫做量子模擬機，在某些計算能力上要比目前最快的傳統(tǒng)計算機快百億倍甚至更多。
“我們希望能夠把國內(nèi)優(yōu)勢力量聚合到一起開展這一項工作。”潘建偉也表示，通用量子計算需要更長的時間，也許是30年甚至50年，他覺得這是一件非常有意思的事，不過也涉及到方方面面的領(lǐng)域。比如，計算最小的部件、超導(dǎo)的芯片、微納加工、電子學(xué)，集成、軟件、算法等等。
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