三問：為何保密性高？
量子具有測量的隨機(jī)性和不可復(fù)制的特性，幾乎不可能被破譯
以往用微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)技術(shù)傳遞信息極易遭遇竊聽。
“因?yàn)閭鹘y(tǒng)通信的密鑰都基于非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法，只要是通過算法加密的，人們就可以通過計(jì)算進(jìn)行破解。而量子通信則可以做到很安全，不被破譯和竊聽，這在數(shù)學(xué)上已經(jīng)獲得了嚴(yán)格的證明。”張文卓說。
這種“很安全”是如何實(shí)現(xiàn)的？這就要說到在講量子密鑰分發(fā)時(shí)提到的量子的另外兩個(gè)特性——測量的隨機(jī)性和不可復(fù)制。
什么是量子測量的隨機(jī)性？
張文卓說：“在量子力學(xué)里，光子可以朝著某個(gè)方向進(jìn)行振動，叫做偏振。因?yàn)榱孔盈B加，一個(gè)光子可以同時(shí)處在水平偏振和垂直偏振兩個(gè)量子狀態(tài)的疊加態(tài)。這時(shí)，如果你拿一個(gè)儀器在這兩個(gè)方向上進(jìn)行測量，就會發(fā)現(xiàn)，每次測量都只會得到其中一個(gè)結(jié)果：要么是水平的，要么是垂直的。測量的結(jié)果完全隨機(jī)。”
而在日常的宏觀世界里，一個(gè)物體的速度和位置，一般是可以同時(shí)準(zhǔn)確測定的。比如飛機(jī)來了，雷達(dá)就可以把飛機(jī)的速度、位置都準(zhǔn)確測定。
“但在量子世界，測量會破壞或改變量子的狀態(tài)。如果我們把一個(gè)量子的位置測準(zhǔn)了，它的速度就測不準(zhǔn)了。”張文卓說。
既然測量量子的狀態(tài)會出現(xiàn)隨機(jī)的結(jié)果，那么人們自然也無法對一個(gè)不知道其狀態(tài)的量子進(jìn)行復(fù)制，這就是量子不可復(fù)制的特性。
利用這兩個(gè)特性，量子通信也就保證了安全。“在量子密碼共享或量子態(tài)傳遞過程中，如果有人竊聽，它的狀態(tài)就會因竊聽(測量)發(fā)生改變，密碼接收的誤碼率會明顯增加，從而引起發(fā)送者和接收者的警覺，而停止該信道的發(fā)送。如果竊聽者一直在這個(gè)信道存在，可以換一個(gè)沒有發(fā)現(xiàn)竊聽者的信道重新發(fā)送。”張文卓說，“因?yàn)槟芗皶r(shí)發(fā)現(xiàn)竊聽者，加上量子的不可復(fù)制也使得竊聽者無法采取信息復(fù)制的方法來獲得合法用戶的信息，所以，量子通信具有很強(qiáng)的保密性。”
四問：能否取代傳統(tǒng)通信？
這是兩種不同的通信形式，量子通信是為了讓傳統(tǒng)的數(shù)字通信變得更安全
量子通信既然這么厲害，那未來會不會取代傳統(tǒng)通信？
張文卓說：“實(shí)際上，量子通信的目標(biāo)并不是要把傳統(tǒng)的數(shù)字通信給取代掉。比如量子密鑰分發(fā)，它本身是為了讓傳統(tǒng)的數(shù)字通信變得更安全，并不能獨(dú)立存在。而量子隱形傳態(tài)則完全取決于量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。只有未來所有的經(jīng)典計(jì)算機(jī)都被量子計(jì)算機(jī)取代了，才完全會用這種通信方式。但問題是，量子計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)就好比核武器和常規(guī)武器，是不可能完全取代彼此的。未來應(yīng)該是量子通信和傳統(tǒng)通信一起構(gòu)建天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)。”
量子通信事關(guān)國家信息和國防安全，這個(gè)戰(zhàn)略性領(lǐng)域已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家優(yōu)先發(fā)展的信息科技和產(chǎn)業(yè)高地。
美國對量子通信的理論和實(shí)驗(yàn)研究開始較早，并最先將其列入國家戰(zhàn)略。歐盟則著眼于合力構(gòu)建量子互聯(lián)網(wǎng)，2015年發(fā)布《量子宣言》，計(jì)劃啟動10億歐元用于推動量子通信和量子技術(shù)的發(fā)展。日本也制定了量子信息技術(shù)長期發(fā)展路線圖。
雖然在全球量子通信競賽中，中國起步并非最早，但是在科學(xué)家們的不懈努力下，目前中國在量子通信領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“彎道超車”。
潘建偉團(tuán)隊(duì)在2007年首次實(shí)現(xiàn)安全通信距離超過100公里的光纖量子密鑰分發(fā)，2016年又將最安全距離提高到400公里；2016年中國發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星；2017年世界首條量子保密通信干線——“京滬干線”正式開通……潘建偉表示，希望到2030年左右，能建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)，并在量子計(jì)算領(lǐng)域有所作為。
原標(biāo)題：走近“顛覆性技術(shù)”：量子通信能否取代傳統(tǒng)通信？
來源：http://www.chinanews.com/it/2017/11-24/8384238.shtml
