從密電碼到量子通信

小時候看電影《紅燈記》，一個情節(jié)一直讓我記憶猶新：李玉和把密電碼放在圓桶形的飯盒里，表情嚴(yán)肅地告訴女兒鐵梅，一定要誓死保護(hù)好。那時我就十分好奇，密電碼是什么東西，一定要讓“好人”李玉和赴死。像這樣的電影情節(jié)，在《永不消失的電波》等影片里也多次出現(xiàn)，總讓人覺得無比神秘。后來明白了，電話、電腦、手機(jī)等通信工具都存在嚴(yán)重的安全隱患。生活中屢屢接到的騷擾電話，就是個人信息泄露造成的;軍方也曾有過情報被破譯造成泄密，導(dǎo)致重大軍事行動受損的沉痛教訓(xùn)。

現(xiàn)代社會是信息社會，各種通訊信號連接你我，如果不能做到保密，那么小到個人隱私，大到國家安全，都會陷入難堪境地，甚至造成重大危害。美軍在伊拉克、阿富汗等地能夠多次采取定點(diǎn)清除的戰(zhàn)術(shù)，將敵方軍事目標(biāo)、領(lǐng)導(dǎo)頭目等精準(zhǔn)消滅，依靠的就是先進(jìn)的通信技術(shù)，及時捕捉到敵方通信的蛛絲馬跡，使之直接成為打擊目標(biāo)。信息就是生命，泄密就會死亡。現(xiàn)代戰(zhàn)爭在高科技引領(lǐng)下，毫無懸念地證明了這一切。即使沒有了密電碼，涉密的事件依然驚心動魄。

“把自己徹底隱藏起來，讓別人無計可施”。昔日聽似神話，如今真能變成現(xiàn)實(shí)。揮舞這個神奇棒魔的，就是量子通信技術(shù)，它利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞，是一種全新的絕對安全的通訊方式。這個量子論與信息論相結(jié)合的高科技領(lǐng)域，涉及到了量子密碼通信、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密集編碼等諸多領(lǐng)域。因其傳輸高效和絕對安全等特點(diǎn)，已經(jīng)成為下一代IT技術(shù)的支撐性研究，是全球物理學(xué)研究的前沿與焦點(diǎn)領(lǐng)域。

說起這一學(xué)科與技術(shù)，竟然與愛因斯坦、薛定諤等科學(xué)大咖都有密切關(guān)系。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，量子糾纏狀態(tài)的奇妙之處在于，它們即使相隔萬里也能“心靈相通”，一個狀態(tài)發(fā)生改變，另一個也會相應(yīng)改變。愛因斯坦把它稱為“幽靈一般的遠(yuǎn)距離作用”（spooky action at a distance）。為了論證量子力學(xué)的不完備性，1935年他與另外兩位科學(xué)家一起，提出著名的“EPR佯謬”。

幾十年后，科學(xué)家們終于發(fā)現(xiàn)奧秘，證實(shí)了超遠(yuǎn)距離量子糾纏效應(yīng)，有著不可分割、不可復(fù)制的特點(diǎn)，天生是個防竊神器。破解密碼技術(shù)再高，一旦碰上了量子密鑰，也會立即原形畢露。通俗地說，從此以后，你的一切小秘密，只為你一個人所有，別人再不可能“窺視”或偷聽了。

中國一群年輕的科學(xué)家，潘建偉團(tuán)隊、金賢敏團(tuán)隊等已經(jīng)走到了這項技術(shù)研究的世界最前列。2003年提出量子科學(xué)實(shí)驗衛(wèi)星計劃;2012年，成功實(shí)現(xiàn)百千米量級的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā);2013年國家批準(zhǔn)建設(shè)長達(dá)2000余千米的世界首條量子保密通信“京滬干線”;2015年完成星地光學(xué)對接試驗。2016年8月成功發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗衛(wèi)星，完成星地高速量子密鑰分發(fā)、星地量子糾纏分發(fā)、地星量子隱形傳態(tài)三大任務(wù)。2017年6月實(shí)現(xiàn)星地雙向量子信道發(fā)送與測量，在世界上首次實(shí)現(xiàn)千米級的量子糾纏。

世界科學(xué)界為之震驚！《自然》雜志稱其“有望成為遠(yuǎn)距離量子通信的里程碑”，“通向全球化量子網(wǎng)絡(luò)”。中國的量子通信技術(shù)，已經(jīng)獨(dú)步世界，引領(lǐng)全球！

中國科學(xué)家一步一步走向世界科技前沿，用智慧、勇氣和無可辯駁的技術(shù)應(yīng)用，從理論到實(shí)踐，證實(shí)了愛因斯坦那個著名的“佯謬”之謬，量子力學(xué)滿足所有判據(jù)，不是不完備的。

愛因斯坦的愿望落空了，但世界笑了，中國人笑了！