“中国制造”新名片望问世量子通信卫星7月或升

2016-07-19

我国首颗“量子实验通信卫星”有望于7月择机发射,如果成功发射,中国将成为全球第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家,加上今年下半年建成的地面光纤量子通信网络,国内将初步建成广域量子通信体系。目前不论是在量子通信科研领域还是应用领域,我国都处于世界领先地位,量子通信正成为继高铁和核电之后中国在世界先进工业领域的另一张名片。

我国量子通信产业世界领先或成“中国制造”新名片

在潘建伟院士和郭光灿等国际顶级量子通信专家的带领下,我国在量子通信领域已经位于世界领先地位。随着即将到来的量子卫星升空和下半年“京沪干线”的完工,中国的广域量子通信体系为率先建成全球化的量子通信卫星网络奠定了基础,实现全球范围内卫星和地面之间的首次量子通信。一个“天地一体化”的量子通信网络将初步形成,这意味着自上世纪80年代起,至今历经30多年的量子信息研究,终于走向实用。

量子卫星

中科院量子科学实验卫星将于近期发射,这既是中国首个、更是世界首个量子卫星,发射成功后将可以实现全球化的量子保密通信。量子卫星的发射只是一个开始,未来还将建设以4个量子通信地面站和1个空间量子隐形传态实验站为核心的空间量子科学实验系统。

量子卫星发射后预计完成三大任务:卫星和地面绝对安全量子密钥分发、验证空间贝尔不等式和实现地面与卫星之间隐形传态。

据了解,我国还将陆续发射多颗量子卫星,力争在2030年前后率先建成全球化的广域量子保密通信网络。

“京沪干线”

在6月1日陈嘉庚青年科学奖颁奖会上,量子保密通信“京沪干线”项目工程总师、中科大教授陈宇翱向媒体透露,该项目将于2016年年底正式交付使用。

陈宇翱表示“目前工程已经完成了四分之三。量子京沪干线全长2000余公里,目前已经完成了约1500公里,而剩下的500公里预计也将于下个月打通。”

“京沪干线”是世界第一条量子通信保密干线,传输距离达2000多公里,途经北京、济南、合肥、上海等多个城市,可应用于金融、政务等重要信息的保密传输。

量子技术

在日前举办的“光纤通信50年高峰论坛”上,上海交通大学教授王寿泰透露,最近,中国科学技术大学潘建伟、张军等和英国牛津大学的同事合作,实验实现了68gbps的高速量子随机数发生器,和此前的最快速率相比提高了一个数量级。相关论文发表于仪器领域权威期刊《科学仪器评论》。

中科院还发展出了“非摧毁性的测量技术”。中国研究人员成功制备了国际上最高亮度的自旋-轨道角动量超纠缠源、高效率的轨道角动量测量器件,突破了以往国际上只能操纵两光子轨道角动量的局限,搭建了6光子11量子比特的自旋-轨道角动量纠缠实验平台,从而首次让一个光子的“自旋”和“轨道角动量”两项信息能同时传送。

除此之外,中国科技大学潘建伟、陆朝阳等与华盛顿大学许晓栋、中国香港大学姚望合作,在国际上首次在类石墨烯单原子层半导体材料中发现非经典单光子发射,连接了量子光学和二维材料这两个重要领域,打开了一条通往新型光量子器件的道路。该工作于2015年5月5日在线发表在《自然·纳米技术》上。同期的“新闻视角”栏目撰文评论该工作“开辟了一个新的研究领域”。

量子通信应用前景广阔实用化突破硕果颇丰

量子通信是利用量子相干叠加、量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信技术,是物理学和信息学的交叉产物。从物理学角度看,量子通信是在物理极限下利用量子效应现象完成的高性能通信,从物理原理上确保通信的绝对安全,解决了通信技术无法解决的问题,是一种全新的通信方式。从信息学角度看,量子通信是利用量子不可克隆或者量子隐形传输等量子特性,借助量子测量的方法实现两地之间的信息数据传输。量子通信中传输的不是经典信息,而是量子态携带的量子信息,是未来通信技术的重要发展方向。

量子通信也是绝对安全的信息传送方式,主要体现在不可分割性,因为光子具有不可分割性。在单光子发射的情况下,窃听者不可能采用将光子分成两半,一半用于获得密钥,一半传输给接收方的方式避免被发现。无法克隆性,因为光子是无法准确测量的,所以不能被窃听者复制。窃听者无法通过准确测量光子,克隆出一个一模一样的量子获取信息。所以说在量子通信的范畴内,只要窃听者窃取信息,必定会被发现。另外,随着计算机(尤其是量子计算机的研制)运算速度不断提高,原来经典的、传统的公开密钥算法(rsa)受到冲击,相对只能依靠密码长度和复杂性保证安全性的rsa算法而言,量子通信可以真正做到“一次一密”,真正实现密码无法破译。
据长江证券分析师表示,展望未来,量子通信产业的投资机会大概率会有望出现在三大领域,分别为量子通信光器件、量子通信基础建设和系统服务、信息安全应用。


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