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這次歷史性的通話,標誌著中國在這個領域走在世界前列!

“你好!”29日,從中國發出的一聲問好,通過量子保密“京滬幹線”,又經過“墨子號”衛星,跨越了半個地球來到奧地利。這是歷史上首次洲際量子保密通信,通話內容經過量子加密後無法破解。

一次簡短的通話,留下濃墨重彩的一筆。如此長距離、實用化的量子保密通信,意味著覆蓋全球的量子通信網路已離我們越來越近,中國在迎接“第二次量子革命”中走在了前列。

我國開通全球首條量子通信幹線 成功實現首次洲際量子通信

量子“天地對接”:保密通信突破千公里級

29日下午,中國科學院院長白春禮與奧地利科學院院長安東·塞林格通過量子保密通信網路進行了一次視頻通話。

這次通話使用的量子金鑰,信號是這樣“走”的:先通過“京滬幹線”北京控制中心與“墨子號”衛星興隆地面站的連接,打通天地一體化廣域量子通信的鏈路,然後通過“墨子號”與奧地利地面站的衛星量子通信,來到7000多公里以外的歐洲。

稍早之前,白春禮見證了“京滬幹線”正式開通,並用量子加密視訊會議系統分別與合肥、濟南、上海、新疆等地成功通話。

9月29日,在“京滬幹線”北京控制中心,中國科學院院長白春禮(電子屏右側)使用量子加密視訊會議系統與中國科學院新疆天文臺南山觀測站的科研人員(電子屏左側)通話。

“京滬幹線”是一條連接北京、上海,貫穿濟南和合肥的量子通信骨幹網路,全長2000餘公里,可滿足上萬名用戶的金鑰分發業務需求。通過這條線路,交通銀行、工商銀行、阿裡巴巴集團也實現了京滬異地資料的量子加密傳輸等應用。

從百公里級的實驗,到千公里級的實際應用,中科院量子資訊與量子科技創新研究院研究團隊不斷取得突破,

先後攻克了高速量子金鑰分發、高速高效率單光子探測、可信中繼傳輸和大規模量子網路管控等關鍵技術難題。

“能夠進行這麼長距離、多節點的量子保密通信,尤其是國外節點並非由我們建設,說明‘天地一體’量子通信網路是穩定、相容的,可以實用化。”“京滬幹線”專案首席科學家潘建偉院士說。

這是9月29日拍攝的位於安徽合肥的中國科學技術大學先進技術研究院量子通信“京滬幹線”總控中心的分會場。

資訊不再“裸奔”:資料加密實現質的飛躍

網購時有沒有想過,交易資訊真的安全嗎?這些資訊都經過加密,但並非不可破解。

通過“京滬幹線”把銀行的一筆錢從上海轉帳到北京——這是現場演示的量子保密通信一個實際應用。“京滬幹線”專案工程總師陳宇翱說,由於量子具有“不可分割”“測不准”“不可克隆”等特性,量子保密通信在原理上是絕對安全、不可破解的。

科學家這樣解釋:首先,由於“不可分割”,竊聽者無法分割出半個量子進行測量;其次,測量必然會改變量子的狀態,竊聽者也不能截取量子之後,去測量它的狀態,因為這樣竊聽行為會暴露;第三,未知的量子態無法被精確複製,竊聽者即使截取了量子,也不能精准複製量子狀態來竊聽,得到的只能是“虛擬碼”。

9月29日,科研人員在位於安徽合肥的中國科學技術大學先進技術研究院量子通信“京滬幹線”總控中心工作。

這項技術並不局限於實驗室裡。我國已經率先將量子通信帶到了日常生活中,讓以量子金鑰通信終端設備、全通光交換、網路路由設備為核心的量子資訊安全系統,為涉密資訊“保駕護航”。

“基於量子金鑰分發的保密通信在我國實用化比較早,已經有了一批應用量子金鑰的商用加密通信產品,包括量子U盾等。”科大國盾量子技術股份有限公司總裁趙勇說,未來一兩年,量子金鑰分發設備有望發佈國家標準。

科大國盾承擔了此次洲際量子通信的部分關鍵設備研製。事實上,“京滬幹線”培育了量子通信的製造業和服務業,多數基礎設備都是由中國企業自主研發和製造的。

不過,趙勇也表示,想要規模應用量子通信,還需要技術不斷突破,解決損耗引起的速率下降和距離受限等問題,突破的方向包括提高發光頻率、提高探測效率以及各種新技術。

這是9月29日拍攝的位於安徽合肥的中國科學技術大學先進技術研究院量子通信“京滬幹線”總控中心的分會場。

顛覆式創新:“第二次量子革命”搶佔前沿

在20世紀,“量子革命”孕育出鐳射、半導體、核能等技術,發展出光通信、電子電腦、手機、互聯網等改變人類文明進程的重大應用。進入新世紀,以“量子調控”為特徵的“第二次量子革命”拉開序幕。

在新的征程中,中國正領跑。

成功發射全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”,成功研發世界上第一台超越早期經典電腦的光量子電腦,成功實現千公里量子糾纏分發、星地量子金鑰分發和地星量子隱形傳態……去年以來,我國科學家在量子科研領域連續獲得世界級突破。

9月29日,在“京滬幹線”北京控制中心,中國科學院院長白春禮在“京滬幹線”開通儀式上致辭。

一系列“顛覆式創新”將被催生。跨越歐亞大陸的量子通話,展示著廣域量子通信應用的雛形。據瞭解,國內多家銀行與證券機構已開始進行同城資料備份、加密傳輸、網上銀行加密、異地災備及視訊會議等量子保密傳輸的示範應用。

美國、歐盟紛紛制定實施新的國家量子科學發展計畫,日本也正在進行量子通信衛星實驗。搶佔“第二次量子革命”制高點的國際競爭日趨激烈。

對於量子時代的科研與應用,我國科學家有著清晰的路線圖:通過量子通信研究,從初步實現遠端量子通信網,到實現多橫多縱的全球量子通信網路;通過量子計算研究,為大規模計算難題提供解決方案,實現大資料時代的資訊有效挖掘;通過量子精密測量研究,實現新一代定位導航、鐳射制導、水下定位、醫學檢測等。

“在新一輪的科研比拼中,我們的科研工作者將以時不我待的精神,艱苦奮鬥、勇攀高峰。”白春禮說。

9月29日,在“京滬幹線”北京控制中心,嘉賓共同啟動“京滬幹線”。

新華社記者董瑞豐、周琳、徐海濤 攝影:劉軍喜、申宏 製圖:大巢

監製:車玉明

編輯:王研

“京滬幹線”專案工程總師陳宇翱說,由於量子具有“不可分割”“測不准”“不可克隆”等特性,量子保密通信在原理上是絕對安全、不可破解的。

科學家這樣解釋:首先,由於“不可分割”,竊聽者無法分割出半個量子進行測量;其次,測量必然會改變量子的狀態,竊聽者也不能截取量子之後,去測量它的狀態,因為這樣竊聽行為會暴露;第三,未知的量子態無法被精確複製,竊聽者即使截取了量子,也不能精准複製量子狀態來竊聽,得到的只能是“虛擬碼”。

9月29日,科研人員在位於安徽合肥的中國科學技術大學先進技術研究院量子通信“京滬幹線”總控中心工作。

這項技術並不局限於實驗室裡。我國已經率先將量子通信帶到了日常生活中,讓以量子金鑰通信終端設備、全通光交換、網路路由設備為核心的量子資訊安全系統,為涉密資訊“保駕護航”。

“基於量子金鑰分發的保密通信在我國實用化比較早,已經有了一批應用量子金鑰的商用加密通信產品,包括量子U盾等。”科大國盾量子技術股份有限公司總裁趙勇說,未來一兩年,量子金鑰分發設備有望發佈國家標準。

科大國盾承擔了此次洲際量子通信的部分關鍵設備研製。事實上,“京滬幹線”培育了量子通信的製造業和服務業,多數基礎設備都是由中國企業自主研發和製造的。

不過,趙勇也表示,想要規模應用量子通信,還需要技術不斷突破,解決損耗引起的速率下降和距離受限等問題,突破的方向包括提高發光頻率、提高探測效率以及各種新技術。

這是9月29日拍攝的位於安徽合肥的中國科學技術大學先進技術研究院量子通信“京滬幹線”總控中心的分會場。

顛覆式創新:“第二次量子革命”搶佔前沿

在20世紀,“量子革命”孕育出鐳射、半導體、核能等技術,發展出光通信、電子電腦、手機、互聯網等改變人類文明進程的重大應用。進入新世紀,以“量子調控”為特徵的“第二次量子革命”拉開序幕。

在新的征程中,中國正領跑。

成功發射全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”,成功研發世界上第一台超越早期經典電腦的光量子電腦,成功實現千公里量子糾纏分發、星地量子金鑰分發和地星量子隱形傳態……去年以來,我國科學家在量子科研領域連續獲得世界級突破。

9月29日,在“京滬幹線”北京控制中心,中國科學院院長白春禮在“京滬幹線”開通儀式上致辭。

一系列“顛覆式創新”將被催生。跨越歐亞大陸的量子通話,展示著廣域量子通信應用的雛形。據瞭解,國內多家銀行與證券機構已開始進行同城資料備份、加密傳輸、網上銀行加密、異地災備及視訊會議等量子保密傳輸的示範應用。

美國、歐盟紛紛制定實施新的國家量子科學發展計畫,日本也正在進行量子通信衛星實驗。搶佔“第二次量子革命”制高點的國際競爭日趨激烈。

對於量子時代的科研與應用,我國科學家有著清晰的路線圖:通過量子通信研究,從初步實現遠端量子通信網,到實現多橫多縱的全球量子通信網路;通過量子計算研究,為大規模計算難題提供解決方案,實現大資料時代的資訊有效挖掘;通過量子精密測量研究,實現新一代定位導航、鐳射制導、水下定位、醫學檢測等。

“在新一輪的科研比拼中,我們的科研工作者將以時不我待的精神,艱苦奮鬥、勇攀高峰。”白春禮說。

9月29日,在“京滬幹線”北京控制中心,嘉賓共同啟動“京滬幹線”。

新華社記者董瑞豐、周琳、徐海濤 攝影:劉軍喜、申宏 製圖:大巢

監製:車玉明

編輯:王研