量子通信：“史上最難破譯”加密技術(shù)有何神秘？

　　“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，科技日報記者采訪了“墨子號”研發(fā)參與者之一、濟(jì)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(shí)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(jì)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(yàn)網(wǎng)——濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)(下稱“濟(jì)南網(wǎng)”)，運(yùn)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(yáng)的黑色電話，出現(xiàn)在濟(jì)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(jìn)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(jī)要信息安全保護(hù)。

　　“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(shí)現(xiàn)絕對保密?！?/p>

　　“現(xiàn)代密碼學(xué)所采用的加密通常是利用數(shù)學(xué)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(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，再復(fù)雜的‘鑰匙’都有可能最終被破譯。”周飛舉例說，“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(diǎn)，任何一點(diǎn)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(jì)南研發(fā)試驗(yàn)的這項(xiàng)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(jì)南網(wǎng)”的正常運(yùn)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(jì)南、合肥，最終到達(dá)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(shí)際應(yīng)用分三步走：一是通過光纖實(shí)現(xiàn)城域量子通信網(wǎng)絡(luò)；二是通過量子中繼器實(shí)現(xiàn)城際量子通信網(wǎng)絡(luò)；三是通過衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)可覆蓋全球的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。”周飛表示，“墨子號”的成功發(fā)射加快了“京滬干線”的建設(shè)進(jìn)度。

　　在他眼中，作為全球首個也是距離最遠(yuǎn)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(yùn)行，整個運(yùn)行保證傳輸安全性。”

　　這條干線的重要性何在？周飛以“濟(jì)南網(wǎng)”為例：“比如，‘濟(jì)南網(wǎng)’是這條干線的重要節(jié)點(diǎn)，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(cái)政等部門，還有望進(jìn)入手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等民用通信領(lǐng)域?！?/p>

　　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(shí)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(dāng)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(jì)南？

　　只有圓珠筆截面大小，外表形似玻璃的“鈮酸鋰波導(dǎo)芯片”是濟(jì)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(dǎo)被研制成功，標(biāo)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(dǎo)研制技術(shù)”的國家；同時，基于此波導(dǎo)，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(jī)。

　　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(jì)南布局的重要考慮。

　　周飛表示，濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)，以及量子通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營等方面可形成具有濟(jì)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(jì)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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