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潘建偉院士解讀量子通信三大焦點話題

2016-09-22

  離8月16日世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”成功發(fā)射升空已有月余。理論意義上不懼怕任何監(jiān)聽的量子通信,,在刷屏同時,,是否真正能做到絕對安全、是不是被歐美科研拋棄的質(zhì)疑,,一直不絕于耳,。資本市場的熱捧,更是讓不少量子概念“一擁而上”,。

  從對撞機建否的觀點碰撞,,到對量子通信的質(zhì)疑,科學(xué)歡迎爭鳴,、卻也分真假,。20日,,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長、中科院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心主任潘建偉院士在上海參加“對話張江”活動時,,對量子通信的一些問題作了解讀,。

  關(guān)于安全:抗干擾能力如何?是否夠穩(wěn)定,?

  量子衛(wèi)星上天后,,網(wǎng)絡(luò)上有文章質(zhì)疑表示,這是不是歐美不玩的領(lǐng)域,?如果是歐美都做不好的,,我們能做好嗎?針對在量子通信領(lǐng)域的國際競爭格局,,潘建偉表示,,中國正在領(lǐng)跑,,歐美也在加緊布局,。

  例如近期,,美國國家科學(xué)技術(shù)委員會(NSTC)發(fā)布題為《發(fā)展量子信息科學(xué):國家的挑戰(zhàn)與機遇》的報告,。今年5月,歐盟委員會在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的歐洲量子會議上宣布,,計劃啟動10億歐元量子技術(shù)旗艦計劃,。

  “過去我們的科研跟跑的年數(shù)太久了,,很多人甚至認為好的東西都得跟在歐美后面才合理,這種感受很不好,。這就是我們?nèi)∶犹枴脑?。”潘建偉說,,墨子最早用實驗證明光沿著直線傳播,,提出粒子概念和牛頓慣性定律的雛形,因此被稱為“科圣”,。“我們想用名字提醒大家,,中國人也可以做很好的科學(xué)。從前有,、現(xiàn)在有,,將來會有更多?!?/p>

  對于量子通信的安全性,,網(wǎng)絡(luò)上有質(zhì)疑聲音認為,,如果說當一段密碼信息被竊聽,,就會改變量子的狀態(tài)而暴露竊聽行為,,這一段密碼會被廢棄,;那么,如果這種竊聽行為一直存在,,密碼一直廢棄,是不是意味著密鑰永遠無法傳輸,,絕對安全其實犧牲了傳輸?shù)姆€(wěn)定性,?

  面對這一質(zhì)疑,潘建偉回應(yīng)表示,,上述描述的狀態(tài),是對通信的過程造成干擾,。如果干擾一直在進行,其他的通信模式同樣無法繼續(xù),。無論是量子通信,還是傳統(tǒng)通信,,如果想要其無法進行,進行干擾的成本是一樣的,。

  “傳統(tǒng)通信的抗干擾能力并不比量子通信強,,只不過平時別人不想干擾你,,恨不得你一直在說,,以竊取更多的信息,。”潘建偉說,,舉例來說,,如果有竊聽者控制了整個網(wǎng)絡(luò),無論是經(jīng)典通信,、量子通信,,都無法繼續(xù)進行,。但如果沒有控制整個網(wǎng)絡(luò),量子的測不準等原理,,可以讓傳輸做到無條件安全,。

  事實上,不少人也擔心,,現(xiàn)在的量子通信只是密鑰是通過量子加密的,,其他信息還是經(jīng)典通信,能實現(xiàn)絕對安全嗎,?

  潘建偉表示,,已有無數(shù)實驗證明了量子糾纏態(tài)的原理。兩顆處于糾纏態(tài)的粒子,,如果對其中一個進行測量,,實驗數(shù)據(jù)中100KM外的另一個粒子也會發(fā)生相應(yīng)塌縮?!盎蛟S我們現(xiàn)在還不明白為什么會產(chǎn)生塌縮,,但這并不妨礙以此為基礎(chǔ)進行有用的嘗試?!?/p>

  量子加密傳輸就是嘗試之一,。潘建偉介紹,,平時的電話,、郵件等溝通,經(jīng)典通信已經(jīng)能做到很好,,只需要將密碼通過量子加密完成,,解決安全問題即可,無需將多種大容量的信息都進行量子傳輸,。

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  資料圖片:這是在812所進行磁測試的量子衛(wèi)星(2014年12月2日攝),。新華社發(fā)(中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院供圖)

  關(guān)于未來:“墨子號”衛(wèi)星是一錘子買賣嗎?

  對于量子衛(wèi)星的未來規(guī)劃,,潘建偉希望,,五年內(nèi)衛(wèi)星全天時“通信”,盡快形成“星群”完成廣域傳輸,。

  原定于7月就擇機發(fā)射的“墨子號”最終選擇了8月中旬正式升空,推遲了近1個月的原因一直被猜測,。潘建偉介紹,,發(fā)射前忽然發(fā)現(xiàn)激光器能量快速下降,,如果盲目發(fā)射,“墨子號”就可能成為一個“瞎子”,,無法完成高空到地面的光束對準,。“不過發(fā)射月余至今,,墨子號所有在軌測試都是很良好的,,我們對于完成后續(xù)實驗很有信心?!?/p>

  看似2011年立項,、2016年發(fā)射的量子衛(wèi)星只走過了五年時光,,事實上來自多領(lǐng)域的技術(shù)團隊為其儲備了20年的時間,用上了看家本領(lǐng),。潘建偉認為,,這并非一家、一人的成果,。

  例如,,中科院上海技術(shù)物理研究所、中科院成都光電所提供的光學(xué)跟秒技術(shù),;中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院為衛(wèi)星解決穩(wěn)定性問題等,。潘建偉介紹,自己的技術(shù)團隊主要負責的是從光束釋放的萬萬億光子中,,過濾掉太陽光,,找出一個個光子并加載信息,“就要比大海撈針還要精確”,。

  但是,,未來想要實現(xiàn)廣域的量子通信,一顆衛(wèi)星還遠遠不夠,?!澳犹枴比缤粋€探路者,承擔著探索和研究等多重任務(wù),?!捌┤缯f,一顆衛(wèi)星從軌道上每天經(jīng)過上海大概只有一軌,也就只有幾百秒,,每秒鐘可以送1萬個密鑰,,幾百秒可以送幾百萬密鑰的信息。而有這么多用戶,,還遠遠不夠,。”潘建偉說,。

  潘建偉表示,,希望能再通過五年時間,有至少兩顆衛(wèi)星都可以在白天做實驗,,解決衛(wèi)星與衛(wèi)星之間通訊全天時的問題,。再通過十年左右的努力,形成“星群”,,與地面的臺站結(jié)合,,逐步構(gòu)建起天地一體的量子通信廣域傳輸網(wǎng)絡(luò)。

  關(guān)于產(chǎn)業(yè)化:受資本市場追捧好不好,?

  對于量子衛(wèi)星的產(chǎn)業(yè)化,,潘建偉表示,要穩(wěn)步推進,,不能讓一些李鬼把概念亂用,。

  “墨子號”升空后,量子通信成為科學(xué)界絕對的“網(wǎng)紅”,,也成為資本市場追捧的方向,。根據(jù)不完全統(tǒng)計,目前資本市場的量子概念股就不下十家,。在電商平臺上搜索,,還有不少“量子弱磁場檢測儀”等產(chǎn)品,甚至還滋生出“量子醫(yī)學(xué)”的概念,。

  “量子通信的概念炒得過熱,,我有些擔心,這并不是科學(xué)的態(tài)度”,。潘建偉說,一方面民眾對科學(xué)概念的崇尚產(chǎn)生出崇拜感,,而另一方面科普宣傳做得還不夠,,不少商家就用“概念”包裝,欺騙民眾,。

  潘建偉舉例說,,前一陣子還有親戚說,掛了一個量子掛墜在胸前,,它每天能輻射出一些東西,,可以防癌,;前陣子還有人說用“量子波”打到油桃上面,這個油桃長出來就會對身體特別好,?!奥?lián)想到當年有人炒作所謂的‘納米水’,讓人哭笑不得,?!?/p>

  專家指出,量子技術(shù)的前景應(yīng)用非常好,,但真正應(yīng)用到百姓生活起碼還要10到15年,。由于成本高等因素,目前量子通信的用戶主要還是政府,、軍方,、金融機構(gòu)、大型企業(yè)等,。潘建偉表示,,如果光纖鋪到千家萬戶且都改造了設(shè)備,在手機上增加量子傳輸密鑰的芯片,,15年后進入千家萬戶也并非不可能,。

  “李鬼亂搞可能把量子的概念亂用了。好多公司傍上概念,,也是為了在資本市場套取好處,。”潘建偉說,,廣大投資者在投資量子概念股,、使用量子產(chǎn)品也要搞清楚,究竟是不是“真量子”,。如果自己無法判斷,,歡迎來請教相關(guān)科學(xué)家。


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