量子通信

今年2月8日，《感動中國2016年度人物》頒獎典禮在中央電視臺綜合頻道播出，中國科大常務副校長、中科院院士潘建偉作為“量子通信的領跑者”成為“2016年感動中國+大年度人物”之一。

2016年8月16日凌晨，中國量子衛(wèi)星“墨子號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，它是世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星，標志著目前中國在量子通信領域已經(jīng)領跑世界。這個項目的首席科學家正是潘建偉。

那么小讀者可能會問了，什么是量子通信？量子通信有什么意義？為什么這位科學家能夠獲得“感動中國十大人物”稱號？那我們今天就來講講量子通信。

量子通信

量子通信是指利用“量子糾纏”效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。近年來這門學科已逐步從理論走向?qū)嶒灒⑾驅(qū)嵱没l(fā)展。高效安全的信息傳輸日益受到人們的關注。基于量子力學的基本原理，并因此成為國際上量子物理和信息科學的研究熱點。這段話可能小讀者有些看不懂，簡單來說：量子通信，是目前理論上唯一被證明無條件安全的通信手段。量子衛(wèi)星的發(fā)射，意味著中國量子保密通信技術成功了一半。

量子通信是世界上非常高精尖的技術，設計要求快速飛行的量子衛(wèi)星能被地面的光學天線精準跟隨，這相當于在一萬米高空的飛機上往地面的一個儲蓄罐里投硬幣，還必須保證每個硬幣都能夠扔到儲蓄罐中。

20世紀90年代，物理學家在理論上證明，對微觀世界的物體而言，借助神奇的“量子糾纏”，可以將物質(zhì)的未知量子態(tài)精確傳送到遙遠地點，而不用傳送物質(zhì)本身。將量子力學理論和信息技術結(jié)合，通過對光子、原子等微觀粒子的精確操縱，信息編碼、存儲、傳輸?shù)忍幚矸绞綄l(fā)生革命性變革。

由于一個量子單元的行為能瞬間影響另一個量子單元，從而改變被測量物質(zhì)的狀態(tài)，這一特性意味著，不可能實現(xiàn)對一個未知量子單元的精確復制。基于這一原理，科學家提出了量子密碼的概念，也就是用具有量子態(tài)的物質(zhì)作為密碼。

實際應用到生活中，量子通信的優(yōu)勢就體現(xiàn)在：黑客無法不留痕跡地闖入一個量子系統(tǒng)，甚至連嘗試解碼這一舉動，都會導致量子密碼系統(tǒng)改變原有狀態(tài)。當然，即便有黑客成功攔截獲得了一組密碼信息的解碼鑰匙，也僅是亂碼信息，而在完成這一舉動的同時，也導致了密鑰的變化。量子密碼的出現(xiàn)使密鑰的安全性產(chǎn)生了全新變化。將量子密碼應用于量子通信系統(tǒng)中，就成了量子保密通信。可以預見，軍用通訊將不會被竊聽，而民用領域，信用卡盜刷也會不再出現(xiàn)。

除了安全保密外，“神速”也是量子通信的另一大優(yōu)勢。量子通信的速度將比現(xiàn)在的通信速度大大提高。例如，4G網(wǎng)絡延遲時間為50毫秒，無線電信號從火星傳到地球要延遲十幾分鐘。而采用量子通信技術，不受傳輸距離影響，可消除延遲現(xiàn)象，實現(xiàn)“即時”通信。在未來，量子通信即時溝通的優(yōu)勢將大有用武之地。