軍事通信是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的核心,,我軍要實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,、打贏信息化戰(zhàn)爭,,首先就要提高軍事通信能力,。目前,軍事通信有衛(wèi)星通信,、視頻通信等,,現(xiàn)代武器系統(tǒng)一般都要通過三軍數(shù)據(jù)鏈和衛(wèi)星通訊系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)連接,然而在所有的軍事通信技術(shù)中,,安全無疑是軍事通信的第一要求,。而量子通信可以做到絕對安全,既沒有電磁輻射,,也沒有強(qiáng)光輻射,,敵方難以截獲和破壞我方密碼。將量子通信應(yīng)用于武器裝備系統(tǒng)之中,,利用量子隱形傳輸以及超高通信速率和信息高效率等特點(diǎn),,建立滿足軍事特殊需求的超光速軍事信息網(wǎng)絡(luò),可使戰(zhàn)場偵察探測,、指揮控制,、通信網(wǎng)絡(luò)、武器控制能力得到全面提升,。目前,,量子通信研究已成為各軍事大國重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性高科技,在軍事上有著無與倫比的廣闊前景,。
量子通信在傳輸過程中,,一旦信息在傳出過程中被劫持,發(fā)送方和接收方都能立刻知曉,,而信息劫持者也不能得到信息全貌,,確保了信息的絕對安全。
量子通信利用的是量子相干疊加,、量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞。量子理論認(rèn)為,,微觀領(lǐng)域中,,某些物質(zhì)可以同時處于多個可能狀態(tài)的疊加狀態(tài),對這些物質(zhì)的一次測量就會改變被測量物質(zhì)的狀態(tài),?;谶@一原理,以這種狀態(tài)的物質(zhì)作為密鑰,,任何截獲或測試量子密鑰的操作都會改變量子狀態(tài),。所以,,任何人進(jìn)行半路偵測并試圖獲取所加密的信息都是徒勞的。換言之,,截獲量子密碼的人得到的只是無意義的信息,,而信息的合法接收者也可以從量子態(tài)的改變中知道量子密碼曾被截取過。
量子的這種不可分割,、不可復(fù)制的特性,,使得它在傳遞密鑰過程中具有很高的安全性。與目前成熟的通信技術(shù)相比,,量子通信優(yōu)勢明顯,,具有保密性強(qiáng)、大容量,、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn),,成為全球物理學(xué)研究的前沿與焦點(diǎn)領(lǐng)域。
廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)示意圖
進(jìn)行量子通信研究,,除了能夠?qū)崿F(xiàn)隱形傳態(tài)這種奇妙的物理現(xiàn)象以外,,還能夠?qū)崿F(xiàn)更重要的使命,那就是防御一種“還未出現(xiàn)的威脅”,。
威脅來自尚未被成功發(fā)明的量子計(jì)算機(jī),。早在上個世紀(jì),科學(xué)家們就已經(jīng)開始設(shè)想,,用量子系統(tǒng)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)來模擬量子現(xiàn)象,,從而大幅度減少運(yùn)算時間。如果將未來的量子計(jì)算機(jī)比作大學(xué)教授,,今天所謂超級計(jì)算機(jī)的能力甚至還比不上剛上幼兒園的小班兒童,。
你可以想象這樣一個驚人的對比:現(xiàn)在對一個500位的阿拉伯?dāng)?shù)字進(jìn)行因子分解,目前最快的超級計(jì)算機(jī)將耗時上百億年,,而量子計(jì)算機(jī)卻只需大約幾分鐘,。
如果量子計(jì)算機(jī)出現(xiàn),人們目前自以為安全的一切將不堪一擊,。它將是一個超級神偷,,可以偷走現(xiàn)代文明中人們賴以生存的一切——銀行存款、網(wǎng)絡(luò)信息,。它也足夠沖破軍事或安全系統(tǒng),,調(diào)轉(zhuǎn)導(dǎo)彈的軌道,令世界陷入混亂與災(zāi)難,。只有采用量子信息才是安全的,,必須占據(jù)先機(jī),這樣一切“竊聽手段”將失去原有的意義,因此沒有人敢懈怠,?!斑@并不是一項(xiàng)杞人憂天的研究,,所有的防御必須出現(xiàn)在進(jìn)攻之前?!泵绹茖W(xué)家的預(yù)言就像一個倒計(jì)時牌,,“量子計(jì)算機(jī)可能將在50年之后出現(xiàn)?!?/p>
通過十幾年的潛心研究,,中國的科學(xué)家在量子糾纏態(tài)、糾錯,、存儲等核心領(lǐng)域均取得了前沿性突破,,在量子通信領(lǐng)域已經(jīng)走在世界前列。
2005年,,潘建偉團(tuán)隊(duì)在全球范圍內(nèi)第一次實(shí)現(xiàn)13km自由空間量子通信實(shí)驗(yàn),,證實(shí)星地量子通信的可信性。
2006年,,第一次在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)量子通信距離超過100km,。
2007年,郭光燦團(tuán)隊(duì)在北京成功過試驗(yàn)“量子路由器”,,并獲得美國授權(quán)專利,。當(dāng)時成功在北京網(wǎng)絡(luò)建立了4個用戶的量子密碼通信網(wǎng)絡(luò),用戶最短距離32km,最長距離42.6km.
2008年,首個量子電話語音網(wǎng)絡(luò)在安徽合肥建成,。
2009年,,第一次將量子通信安全距離提升到200km以上,并在合肥建成全通型城域量子通信網(wǎng)絡(luò)(5個節(jié)點(diǎn))。
2011年10月份,,中國科學(xué)家潘建偉等人在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)百公里級的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā),。這種成功為中國發(fā)射全球首顆“量子通信衛(wèi)星”奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
2012年,,合肥城域量子通信實(shí)驗(yàn)網(wǎng)建成3年以來,,通信正確率達(dá)到99.6%,超過目前移動通信水平,,量子信息驗(yàn)證網(wǎng)開通,。
2013年,濟(jì)南量子保密通信實(shí)驗(yàn)網(wǎng)建成(56個節(jié)點(diǎn)),,是全球范圍內(nèi)規(guī)模最大,、功能最全的量子通信保密實(shí)驗(yàn)網(wǎng)。
2014年,,中國開始建設(shè)全球最長的量子信息通道“京滬干線”,總長度為2000km,。
2015年2月,,工商銀行北京分行電子檔案信息在同城間實(shí)現(xiàn)加密傳輸,,量子通信應(yīng)用拓展到銀行業(yè)。
2015年12月,,中科院牽頭,,中科大、國盾量子公司,、阿里巴巴以及中國鐵路網(wǎng)絡(luò)有限公司,、中興通訊股份有限公司、北方信息技術(shù)研究所等單位共同成立“中國量子通信產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”,。
2016年1月,,潘建偉、陳增兵量子研究團(tuán)隊(duì)獲國家自然科學(xué)獎一等獎,。
2016年8月,,首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射升空,中國在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信,,構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系,。
2016年底,國際首條千公里量級的量子通信骨干網(wǎng)“京滬干線”全部貫通,,標(biāo)志著量子通信產(chǎn)業(yè)化時代的到來,,拉開了量子通信產(chǎn)業(yè)市場化運(yùn)營的序幕。
2017年1月,,世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”正式交付用戶單位使用,。
2017年2月,合肥綜合性國家科學(xué)中心暨量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院啟動建設(shè),。
……
量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星和京滬量子通信干線示意圖
作為事關(guān)國家信息和國防安全的前沿技術(shù),,量子通信已被正式納入國家“十三五”規(guī)劃綱要所培育發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),體現(xiàn)了國家意志對重點(diǎn)發(fā)展量子通信的決心,。未來隨著一批量子通信重大項(xiàng)目落地,,國家對量子通信投入力度將明顯加大。目前可以預(yù)見的量子通信市場在 100 億元左右,,隨著未來量子從局域網(wǎng),、廣域網(wǎng)到空間國際網(wǎng)絡(luò)的全面鋪開,量子通信市場空間將有望達(dá)到千億級別,。預(yù)計(jì)到2018年,,量子通信在軍用領(lǐng)域市場空間將超過300億元。