《電子技術(shù)應(yīng)用》
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量子通信 “史上最難破譯”加密技術(shù)有何神秘

2016-08-22

  “墨子號”發(fā)射成功的消息讓量子通信技術(shù)瞬間變“網(wǎng)紅”,,人們在追捧“高精尖”的同時,也在尋找該技術(shù)與日常生活千絲萬縷的聯(lián)系。8月18日,,記者采訪了“墨子號”研發(fā)參與者之一、濟南量子技術(shù)研究院院長助理周飛博士,,他列舉了量子通信技術(shù)在現(xiàn)實中的種種應(yīng)用案例,,并表示“在量子通信產(chǎn)業(yè)化及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)方面,我國已經(jīng)走在了美國的前面”,。

  早在3年前,,山東省依托周飛所在的濟南量子技術(shù)研究院,在國內(nèi)最早“嘗鮮”量子技術(shù)成果,,投資1.2億元建成了世界規(guī)模最大,、功能最全的量子通信試驗網(wǎng)——濟南量子通信試驗網(wǎng)(下稱“濟南網(wǎng)”),運用一系列核心技術(shù)為山東政務(wù),、金融,、政法、科研,、教育五大領(lǐng)域28家單位的100多個用戶提供保密通信服務(wù),。

  “史上最難破譯”加密技術(shù)有何神秘之處?

  一部其貌不揚的黑色電話,,出現(xiàn)在濟南市多個單位的核心業(yè)務(wù)部門,。在檢察院系統(tǒng),對一些貪腐案件調(diào)查進行信息溝通時,,通過它可以保證信息安全性,,不存在泄露或竊聽;一些政府部門在政務(wù)信息的溝通中,,通過它可以做好機要信息安全保護,。

  “這就是‘量子保密電話’?!敝茱w表示,,“使用人在撥打或接聽電話時,通話記錄可以實現(xiàn)絕對保密,?!?/p>

  “現(xiàn)代密碼學所采用的加密通常是利用數(shù)學算法的復(fù)雜度來增加破譯的困難程度。如果破譯者希望得到信息的內(nèi)容,,就需要先破譯得到‘鑰匙’,。而超級計算機的出現(xiàn),,再復(fù)雜的‘鑰匙’都有可能最終被破譯?!敝茱w舉例說,,“比如我們平時打電話時,信號經(jīng)過無線網(wǎng),、基站等若干個節(jié)點,,任何一點都可能被竊聽。盡管信息也是加密的,,但是這些傳統(tǒng)加密辦法較易破解,。而如果用量子技術(shù)加密,理論上不可破解,?!?/p>

  處于量子態(tài)的粒子具有“自我毀滅”的特性,這讓它適合做“保密工具”,。周飛打比方:“古人在信封上用火漆封口,,一旦信件被中途拆開,就會留下泄密的痕跡,,而量子密鑰會讓‘信件’自毀,,并讓使用者知曉?!庇浾吡私獾?,在濟南研發(fā)試驗的這項保密通信技術(shù),已經(jīng)在黨的十八大會議上成功應(yīng)用,,用于會場內(nèi)及周邊的信息保密傳輸,,防止會議內(nèi)容遭竊聽。

  周飛說,,類似量子通訊核心技術(shù)的研發(fā)支撐起“濟南網(wǎng)”的正常運行,。

  為什么要布局量子通信“高速公路”?

  最近,,一則消息讓周飛興奮:今年年底,量子保密通信線路“京滬干線”即將建成,。據(jù)了解,,這條干線總長2000多公里,從北京出發(fā)連接濟南,、合肥,,最終到達上海,建成后將廣泛用于金融,、政務(wù)等領(lǐng)域信息的安全傳輸,。

  “量子保密通信技術(shù)的實際應(yīng)用分三步走:一是通過光纖實現(xiàn)城域量子通信網(wǎng)絡(luò),;二是通過量子中繼器實現(xiàn)城際量子通信網(wǎng)絡(luò);三是通過衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實現(xiàn)可覆蓋全球的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò),?!敝茱w表示,“墨子號”的成功發(fā)射加快了“京滬干線”的建設(shè)進度,。

  在他眼中,,作為全球首個也是距離最遠的廣域光纖量子保密通信骨干線路,“‘京滬干線’像量子通信的‘高速公路’,,客戶業(yè)務(wù)則像汽車,,可以在這條高速公路上運行,整個運行保證傳輸安全性,?!?/p>

  這條干線的重要性何在?周飛以“濟南網(wǎng)”為例:“比如,,‘濟南網(wǎng)’是這條干線的重要節(jié)點,,不僅僅可以服務(wù)本地域內(nèi)的軍事、國防等領(lǐng)域的國家級保密通信,,還可以用于涉及秘密數(shù)據(jù),、票據(jù)等政府財政等部門,還有望進入手機,、網(wǎng)絡(luò)等民用通信領(lǐng)域,。”

  周飛說,,“京滬干線”的終極目的是利用量子技術(shù)幫助國家實現(xiàn)通信安全可靠,,也使中國在量子通信產(chǎn)業(yè)化方面在國際上充當起“領(lǐng)跑者”角色。

  世界上規(guī)模最大的量子通信網(wǎng)為何落子濟南,?

  只有圓珠筆截面大小,,外表形似玻璃的“鈮酸鋰波導芯片”是濟南量子技術(shù)研究院的最新成果,這種芯片可以用于民用衛(wèi)星,、環(huán)境監(jiān)測,、大氣污染監(jiān)測等民用領(lǐng)域。周飛說:“別看它很小,,價格卻很貴,,現(xiàn)在賣到10萬塊錢一片,未來隨著產(chǎn)量增加,,會有很好的市場前景,。”

  該重量級成果的誕生得益于山東量子關(guān)鍵器件研發(fā)平臺。在這一平臺之下,,周期極化鈮酸鋰波導被研制成功,,標志著我國成為世界第三家完全掌握“基于逆向質(zhì)子交換波導研制技術(shù)”的國家;同時,,基于此波導,,該院又成功研發(fā)了世界室溫下性能最優(yōu)的通信波段單光子探測器,也是世界上第一臺封裝成型的商業(yè)產(chǎn)品樣機,。

  研發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ),,成為量子技術(shù)研究在濟南布局的重要考慮。

  周飛表示,,濟南作為具有工程轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢基礎(chǔ)的城市,,在規(guī)劃的量子信息國家級研究平臺上,將發(fā)揮至關(guān)重要的作用,,在關(guān)鍵器件研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,、國防技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化、量子技術(shù)測評和安全標準,,以及量子通信網(wǎng)絡(luò)運營等方面可形成具有濟南特色的量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈條,。

  記者了解到,自2010年以來,,濟南在量子技術(shù)應(yīng)用上已投入3億多元,,也推動了技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。


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